2月4日
研究人员麻省理工学院和德州仪器公司(Texas Instruments)推出了一种新的便携式电子产品芯片设计，比现有技术节能10倍。该设计可能会导致手机、植入式医疗设备和传感器在电池供电时续航时间更长。
麻省理工学院电气工程与计算机科学系(EECS)的研究生Joyce Kwong将于2月5日在旧金山举行的国际固态电路会议上展示这一创新设计。
Kwong与麻省理工学院的同事Anantha Chandrakasan, Joseph F.和Nancy P. Keithley电气工程教授，以及EECS研究生Yogesh Ramadass和Naveen Verma一起进行了该项目。他们在德州仪器(TI)的合作者是Markus Koesler, Korbinian Huber和Hans Moormann。该团队在TI公司广泛使用的微控制器MSP430上演示了超低功耗设计技术。这项工作是在Chandrakasan领导的麻省理工学院微系统技术实验室进行的。
钱德拉卡桑解释说，提高能源效率的关键是找到使芯片上的电路在比通常低得多的电压水平下工作的方法。目前大多数芯片的工作电压都在1伏左右，而新设计的芯片的工作电压只有0.3伏。
然而，降低工作电压并不像听起来那么简单，因为现有的微芯片已经在更高的标准电压水平下进行了多年的优化。“内存和逻辑电路必须重新设计，以在非常低的电源电压下工作，”Chandrakasan说。
他说，新设计的一个关键是在同一个芯片上建立一个高效的DC-to-DC转换器，将电压降低到较低的电平，减少了独立组件的数量。重新设计的内存和逻辑以及dc - dc转换器都集成在一起，实现了完整的系统级芯片解决方案。
该团队必须克服的最大问题之一是典型芯片制造中的可变性。在较低的电压水平下，硅芯片的变化和缺陷变得更成问题。钱德拉卡桑说:“设计芯片以尽量减少对这种变化的脆弱性是我们战略的重要组成部分。”
到目前为止，这种新芯片还只是概念验证。钱德拉卡桑说，商业应用可能会在“五年内，甚至更早，在一些令人兴奋的领域”实现。例如，便携式和植入式医疗设备、便携式通信设备和网络设备可以基于这种芯片，从而大大增加了操作时间。在生产微型、独立的传感器网络方面也可能有各种各样的军事应用，这些传感器网络可以分散在战场上。
钱德拉卡桑说，在一些应用中，比如植入式医疗设备，目标是使电力需求非常低，以至于它们可以由“环境能量”供电——利用身体自身的热量或运动来提供所有所需的电力。此外，该技术可能适用于身体区域网络或无线启用的身体传感器网络。
德州仪器首席科学家丹尼斯·巴斯博士说:“德州仪器和麻省理工学院共同开创了许多降低电子设备功耗的进步，我们很自豪能参与这项革命性的世界级大学研究。”“这些设计技术显示了TI未来低功耗集成电路产品和应用的巨大潜力，包括无线终端、电池操作仪器、传感器网络和医疗电子产品。”