Wyjaśnienie: W jaki sposób przełom w dziedzinie IIT może pomóc w przedłużeniu żywotności Twoich elektronicznych gadżetów

Aby zwiększyć wydajność i trwałość gadżetu, różne elementy mikroczipa muszą być zaprojektowane optymalnie, aby zminimalizować straty spowodowane wahaniami lub niestabilnym zasilaniem.

Reklama opcji finansowania stoi obok tabletów, laptopów i komputerów w megasklepie elektronicznym Croma w Bombaju (Fotograf: Vivek Prakash/Bloomberg)

Naukowcy z IIT-Mandi i IIT-Jodhpur twierdzą, że dokonali przełomu w przedłużaniu żywotności i wydajności gadżetów elektronicznych, takich jak telefony komórkowe i laptopy. Wyjaśniamy znaczenie przełomu.

Jaki jest przełom?

Naukowcy twierdzą, że obwody elektroniczne w nowoczesnych gadżetach nadal są projektowane zgodnie z koncepcjami opracowanymi kilkadziesiąt lat temu, pomimo ewolucji charakteru mikrochipów. Aby zwiększyć wydajność i trwałość gadżetu, różne elementy mikroczipa muszą być zaprojektowane optymalnie, aby zminimalizować straty spowodowane wahaniami lub niestabilnym zasilaniem.

W tym celu naukowcy zaproponowali narzędzie matematyczne, które może dokładnie analizować te straty i pomagać w opracowywaniu lepszych projektów.

Jak zasilacz zużywa urządzenie?

Dzisiejsze telefony komórkowe i komputery wykorzystują technologię integracji na bardzo dużą skalę (VLSI), w której na pojedynczym mikroukładzie krzemowym (np. mikroprocesorach i układach pamięci) można osadzić setki tysięcy tranzystorów. Pojedynczy układ scalony zawiera zarówno elementy cyfrowe, jak i analogowe.

Takie mikrochipy są zasilane prądem stałym, często z wbudowanej baterii. Chociaż taka bateria może mieć niskie napięcie (zwykle 3,7 V w telefonach komórkowych), części mikroczipa działają przy jeszcze niższych napięciach.

Tranzystor może mieć zaledwie 7 nanometrów (nić ludzkiego DNA ma szerokość 2,5 nanometra) i do działania wymaga minimalnego napięcia. W takim przypadku nawet niewielkie skoki i wahania mocy mogą z czasem znacząco pogorszyć wydajność mikroprocesora. Wahania zasilania, zwane szumami zasilania, wynikają z wielu czynników i są uważane za nieuniknione w układach elektronicznych.

DOŁĄCZ TERAZ :Ekspresowy kanał telegramu z wyjaśnieniem

Jakie jeszcze znaczenie ma badanie?

Komputery pierwszej generacji, budowane w latach 40. i 50., wykorzystywały lampy próżniowe jako podstawowe elementy pamięci i przetwarzania. To sprawiało, że były nieporęczne i drogie. Na początku lat 60. lampy próżniowe zostały zastąpione tranzystorami, rewolucyjną technologią, dzięki której komputery były mniejsze, tańsze i energooszczędne.

Kilka lat później tranzystory zostały zastąpione układami scalonymi, czyli mikroczipami, które miały wiele tranzystorów na jednym chipie. Wreszcie, w latach 70. wprowadzono technologię VLSI, która umożliwiła włączenie tysięcy tranzystorów i innych elementów do jednego układu krzemowego.

Od tego czasu urządzenia komputerowe stawały się coraz szybsze, ponieważ rozmiary tranzystorów są coraz mniejsze i więcej z nich można osadzić na jednym chipie. Tendencja ta została nazwana „prawem Moore'a”, od nazwiska współzałożyciela firmy Intel Gordona Moore'a, który zaobserwował w 1965 r., że gęstość tranzystorów w mikrochipach podwaja się co dwa lata.

Wydaje się jednak, że ten postęp osiągnął swój limit, ponieważ rozmiar tranzystorów został już zmniejszony do kilku nanometrów szerokości, a dalsze zmniejszanie go jest coraz trudniejsze. W takim scenariuszu przemysł elektroniczny zaczyna przenosić się ze zwiększania prędkości na zwiększanie wydajności chipów i zmniejszanie ich zużycia energii.

Gdzie opublikowano badanie?

Badanie zatytułowane „Oparta na inspekcji metoda analizy szumu deterministycznego w obwodach z portami N” zostało niedawno opublikowane w Open Journal of Circuits and Systems Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników (IEEE). Jego autorami byli Hitesh Shrimali i Vijender Kumar Sharma z IIT-Mandi oraz Jai Narayan Tripathi z IIT-Jodhpur. Badania zostały sfinansowane przez Ministerstwo Elektroniki i Technik Informacyjnych (MeitY).

Podziel Się Z Przyjaciółmi: