Objašnjeno: kako napredak IIT-a može pomoći u produljenju vijeka trajanja vaših elektroničkih naprava

Kako bi se povećala učinkovitost i trajnost gadgeta, različite komponente mikročipova moraju biti dizajnirane optimalno kako bi se smanjili gubici uzrokovani fluktuirajućim ili nepravilnim napajanjem.

Oglas za opcije financiranja stoji pored tableta, prijenosnih računala i računala izloženih u megatrgovini Croma elektronike u Mumbaiju (Fotograf: Vivek Prakash/Bloomberg)

Istraživači iz IIT-Mandi i IIT-Jodhpur tvrde da su napravili proboj u produljenju vijeka trajanja i performansi elektroničkih naprava kao što su mobilni telefoni i prijenosna računala. Objašnjavamo značaj proboja.

Koji je pomak?

Istraživači kažu da se elektronički sklopovi u modernim napravama i dalje dizajniraju u skladu s konceptima razvijenim prije nekoliko desetljeća unatoč evoluciji u prirodi mikročipova. Kako bi se povećala učinkovitost i trajnost gadgeta, različite komponente mikročipova moraju biti dizajnirane optimalno kako bi se smanjili gubici uzrokovani fluktuirajućim ili nepravilnim napajanjem.

Za to su istraživači predložili matematički alat koji može točno analizirati te gubitke i pomoći u dolasku do boljih dizajna.

Kako napajanje troši uređaj?

Današnji mobiteli i računala koriste integracijsku tehnologiju vrlo velikih razmjera (VLSI) u kojoj se tisuće tranzistora mogu ugraditi u jedan silicijski mikročip (npr. mikroprocesori i memorijski čipovi). Također, jedan čip ima i digitalne i analogne komponente.

Takvi mikročipovi se napajaju istosmjernom strujom, često iz ugrađene baterije. Iako takva baterija može imati nizak napon (obično 3,7 volti u mobitelima), dijelovi mikročipa rade na još nižim naponima.

Tranzistor može biti malen od samo 7 nanometara (lanac ljudske DNK širok je 2,5 nanometara), a za rad je potreban minutni napon. U takvom slučaju, čak i mali skokovi snage i fluktuacije mogu značajno pogoršati performanse mikročipa tijekom vremena. Fluktuacije u napajanju, koje se nazivaju buka napajanja, nastaju zbog više čimbenika i smatraju se neizbježnim u elektroničkim sustavima.

PRIDRUŽITE SE SADA:Telegramski kanal Express objasnio

Kako je još studija značajna?

Prva generacija računala, izgrađena 1940-ih i 50-ih godina, koristila su vakuumske cijevi kao osnovne komponente memorije i obrade. To ih je učinilo glomaznim i skupim. Početkom 60-ih, vakuumske cijevi zamijenjene su tranzistorima, revolucionarnom tehnologijom koja je računala učinila manjim, jeftinijim i energetski učinkovitijim.

Nekoliko godina kasnije, tranzistori su zamijenjeni integriranim krugovima, ili mikročipovima, koji su imali više tranzistora na jednom čipu. Konačno, tijekom 70-ih godina uvedena je VLSI tehnologija koja je omogućila ugradnju tisuća tranzistora i drugih elemenata na jedan silikonski čip.

Od tada računalni uređaji postaju sve brži i brži, jer je veličina tranzistora sve manja i više ih se može ugraditi u jedan čip. Ovaj trend je nazvan 'Mooreov zakon', nazvan po suosnivaču Intela Gordonu Mooreu koji je 1965. primijetio da se gustoća tranzistora na mikročipovima udvostručuje svake dvije godine.

No, čini se da je ovaj napredak dosegao svoju granicu, jer je veličina tranzistora već smanjena na nekoliko nanometara u širinu i postaje teško dalje je smanjiti. U takvom scenariju, elektronička industrija počinje pomicati svoj fokus s povećanja brzine na povećanje učinkovitosti čipova i smanjenje njihove potrošnje energije.

Gdje je objavljeno istraživanje?

Studija pod nazivom 'Metoda temeljena na inspekciji za analizu determinističke buke u krugovima N-porta' objavljena je nedavno u Institutu za inženjere elektronike i elektronike (IEEE) Open Journal of Circuits and Systems. Autori su Hitesh Shrimali i Vijender Kumar Sharma iz IIT-Mandi i Jai Narayan Tripathi iz IIT-Jodhpura. Istraživanje je financiralo Ministarstvo elektronike i informacijske tehnologije (MeitY).

Podijelite Sa Svojim Prijateljima: