Инженеры из бельгийского научно-исследовательского центра IMEC намерены в 2011 году начать выпуск кремниевых микросхем с компонентами, работающими при напряжении 0,2-0,3 вольта. Это гораздо ниже стандартного порогового напряжения (Vt), при котором возникает проводимость в транзисторах.
Пороговое напряжение зависит от состава полупроводниковой подложки, электрода, рабочей температуры. Показатель Vt в обычных транзисторах составляет около 0,7 В, а в современных КМОП — до 0,5 В. Напряжение ниже Vt, фактически, считается утечкой.
Если транзистор научится делать какую-то полезную работу при напряжении ниже порогового, можно добиться значительной экономии энергии в компьютерных микросхемах. Но ещё более важно, что можно кардинально повысить энергоэффективность микросхем и, теоретически, даже вживлять в тело человека электронику, работающую без внешних источников питания. Собственно, именно это является целью голландских учёных, работающих по проекту Human++.
Сейчас специалисты подразделения IMEC в Эйндховене проводят тестирование и моделирование поведения кремния при напряжении ниже порогового. Когда работа будет закончена, микросхемы будут специально проектировать с учётом того, что отдельные элементы должны что-то делать на таком напряжении.
С помощью новых транзисторов инженеры хотят в будущем снизить мощность беспроводных передатчиков и других электронных устройств до такого уровня, чтобы те могли работать на энергии, собранной непосредственно с тела человека (около 100 микроватт).
Уже сейчас голландцам с помощью кардинальной оптимизации дизайна 90-нанометровых микросхем КМОП удалось разработать радиопередатчик, в десять раз более энергоэффективный, чем Bluetooth и Zigbee. Они также разработали биомедицинский процессор BioDSP, который тоже на порядок экономичнее Texas Instruments MSP430.
Но всего этого недостаточно. Микросхемы внутри тела человека находятся в спящем режиме 99,8% времени, так что утечки энергии для них весьма существенны. Поэтому в дизайне микросхем для ECG образца 2011 года инженеры IMEC решили перейти на ячейки 180 нм, а также снизить напряжение Vdd ниже порогового. Всё это позволит снизить потребление энергии ещё в несколько раз.
Пороговое напряжение зависит от состава полупроводниковой подложки, электрода, рабочей температуры. Показатель Vt в обычных транзисторах составляет около 0,7 В, а в современных КМОП — до 0,5 В. Напряжение ниже Vt, фактически, считается утечкой.
Если транзистор научится делать какую-то полезную работу при напряжении ниже порогового, можно добиться значительной экономии энергии в компьютерных микросхемах. Но ещё более важно, что можно кардинально повысить энергоэффективность микросхем и, теоретически, даже вживлять в тело человека электронику, работающую без внешних источников питания. Собственно, именно это является целью голландских учёных, работающих по проекту Human++.
Сейчас специалисты подразделения IMEC в Эйндховене проводят тестирование и моделирование поведения кремния при напряжении ниже порогового. Когда работа будет закончена, микросхемы будут специально проектировать с учётом того, что отдельные элементы должны что-то делать на таком напряжении.
С помощью новых транзисторов инженеры хотят в будущем снизить мощность беспроводных передатчиков и других электронных устройств до такого уровня, чтобы те могли работать на энергии, собранной непосредственно с тела человека (около 100 микроватт).
Уже сейчас голландцам с помощью кардинальной оптимизации дизайна 90-нанометровых микросхем КМОП удалось разработать радиопередатчик, в десять раз более энергоэффективный, чем Bluetooth и Zigbee. Они также разработали биомедицинский процессор BioDSP, который тоже на порядок экономичнее Texas Instruments MSP430.
Но всего этого недостаточно. Микросхемы внутри тела человека находятся в спящем режиме 99,8% времени, так что утечки энергии для них весьма существенны. Поэтому в дизайне микросхем для ECG образца 2011 года инженеры IMEC решили перейти на ячейки 180 нм, а также снизить напряжение Vdd ниже порогового. Всё это позволит снизить потребление энергии ещё в несколько раз.
