鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2021年12月08日
最新皮瓦集成電路刷新最低功耗記錄
一款最低功率的芯片在工作時功耗減少了10倍,而在休眠模式下,功耗減少了3萬倍,其在美國密西根大學的開發者如是說。科學家們在檀香山IEEE的VLSI(超大規模集成電路)技術研討大會上指出,這個被稱作phoenix的處理器專為醫療植入物而設計,但也可用于超長壽命的環境監測和偵察。
美國密西根大學電氣工程教授DavidBlaauw說:“我們芯片和電池加在一起,比現今使用的用于醫療植入的技術產品減少了約1000倍。”與Blaauw共同開展這個工作的有電氣工程教授DennisSylvester以及博士生ScottHanson和MingooSeok。
假如phoenix芯片由一個普通的手表電池供電,在休眠模式下可以堅持263年。該芯片的設計是為了滿足一種監控眼球內壓力的植入體的需求。這就限制將其大小限制在了1立方毫米,其中包括薄膜電池。
不過,由于該裝置在休眠模式功耗僅為30皮瓦(因為其只需偶爾測量一次),所以這個植入芯片和集成電池的預期壽命大于三年。
Sylvester說:“我們處理器設計從開始就面向低功耗,我們相信我們是第一個將低休眠模式功耗作為首要關注點的。”
除了長壽命的醫療植入物,密歇根大學的研究人員設想,phoenix芯片也在其他應用中具良好前景。軍隊可將自供電傳感器芯片灑在戰場上,環境科學家可以將該芯片分散在空氣或水中來檢測污染,建設工人可以將它們與混凝土混合以監測建筑和橋梁結構的完整性。
休眠模式在許多傳感應用中占重要地位,這重要是由于芯片只需偶爾被喚醒來作一次測量,并以無線方式發送結果,然后就繼續休眠。在眾多類似應用中,傳感器將99%以上的時間都花在休眠上。
因此,在phoenix設計中,休眠是芯片的“正常”工作模式。該裝置每10分鐘被喚醒一次,花費十分之一秒來測量和發送。然后,它又繼續休眠。
為降減低總體的功耗,研究人員使用的經過實踐檢驗的180納米設計規則(其減少了總體泄露),將芯片的供電電壓從正常的1至1.2伏減少到0.5v。
然而,研究人員所說的phoenix能夠具有超低功耗,其最大創新是功率門的重新設計。Blaauw說:“功率門在芯片被喚醒時供電,在休眠時阻塞芯片中與存儲無關部分的電流。”傳統的功率門的通道很寬,所以它能夠快速為休眠芯片供電。但phoenix卻通過在功率門晶體管中使用一條非常細小的供電通道,犧牲速度以換來更低消耗。通過縮小供電通道,該研究小組把泄漏電流控制到僅僅30個皮安。接下來,研究人員計劃在芯片上集成了一個發射器和天線,以便它能夠將測量結果以無線方式發送出去。










