Phoenix: Mikroprocesor s téměř nulovou spotřebou!

Nový mikroprocesor Phoenix, vyvinutý na Michiganské univerzitě, sice nebudeme moci používat v našich noteboocích, ale přesto znamená zásadní posun v oblasti spotřeby energie, a rozšiřuje tak oblast využití elektronických prvků v biomedicíně.

Následující text vám přinášíme ve spolupráci s webem IT News:

Na umiestnenie mikrosenzorov do tiel pacientov s cieľom merať v reálnom čase parametre, ako je napríklad úroveň koncentrácie glukózy v krvi u diabetikov alebo retinálneho tlaku v oku pacientov s glaukómom, treba vyvinúť miniatúrne mikroprocesory s ultranízkou spotrebou energie. Vedcom na University of Michigan sa podarilo priblížiť k dosiahnutiu tohto cieľa, keď zostrojili mikroprocesor so spotrebou na úrovni desiatok pW, teda bilióntin W.

Mikroprocesor s označením Phoenix má rozmery menšie ako 1 mm2, spolu s batériou zaberá menej ako 1 mm3. S touto batériou by mal byť schopný na jedno nabitie pracovať až 10 rokov a viac pri spotrebe energie na úrovni 30 pW v stave nečinnosti, v ktorom by mal procesor zotrvávať 99 % času. Procesor sa má zobudiť raz za 10 minút na desatinu sekundy, aby vykonal 2000 inštrukcií. Pre jeden výpočtový cyklus spotrebuje energiu na úrovni 2,8 pJ. Je to iba desatina energie, ktorú spotrebúvajú súčasné najšpičkovejšie riešenia.

Tlačová správa University of Michigan tvrdí, že batéria náramkových hodiniek by dokázala procesor napájať úctyhodných 263 rokov. Zatiaľ čo procesory si môžu na svoju prácu vyžadovať napätie na úrovni 1 až 1,2 V, Phoenix potrebuje iba 500 mV. Taktovacia frekvencia procesora je vzhľadom na požiadavku čo najnižšej spotreby energie veľmi nízka, dosahuje iba 100 kHz. To je však pre aplikácie so senzormi dostatočná rýchlosť, keď napríklad meranie tlaku v oku si vyžaduje vzorkovanie s frekvenciou niekoľkých minút.

Pri výrobnej technológii využívajúcej štruktúry s hrúbkou 45 nm, čo je dnes špičková v praxi používaná výrobná technológia, dochádza k veľkým stratám energie v tranzistoroch aj v prípade ich nečinnosti, preto sa vedci rozhodli využiť pri dizajnovaní mikroprocesora staršiu výrobnú technológiu s hrúbkou čiary na úrovni 180 nm. Väčšia pozornosť, ako je bežné pri návrhu klasických mikroprocesorov, bola venovaná tranzistorom, ktoré úplne odpájajú prívod energie do častí čipu, ktoré sú v danom čase nečinné, čo ďalej významne znižuje spotrebu energie.

Nenechte si ujít: Nová technologie umožní vyrábět 25nm čipy Průlomový objev: nová technologie neuvěřitelně zvýší výdrž akumulátorů! Nový objev v oblasti nanotechnologie - vědci vyvinuli nejčernější materiál Přinesou memristory revoluci v elektronice? Technologická novinka: Křemíkové čipy, které se dají ohýbat

Okrem medicínskych aplikácií by malo byť navrhnuté riešenie vhodné napríklad aj na meranie parametrov životného prostredia, štrukturálnych defektov konštrukcií a pod. Procesor však nie je určený na využitie v mobilných zariadeniach, ako sú napríklad mobilné telefóny. Ďalším cieľom vedcov je integrovanie senzorov, mikroprocesora, batérie a zariadenia schopného odoslať získané dáta ďalšiemu zariadeniu. Neskôr bude možné pracovať na integrácii zariadenia s biologickými systémami, čo môže trvať roky.

Zdroj: IT News, Phoenix – mikroprocesor so spotrebou v pW