شرح: كيف يمكن أن يساعد اختراق IIT في إطالة عمر أجهزتك الإلكترونية
من أجل زيادة كفاءة ومتانة الأداة الذكية ، يجب تصميم المكونات المختلفة للرقاقات الدقيقة على النحو الأمثل لتقليل الخسائر الناجمة عن تقلب أو عدم انتظام إمدادات الطاقة.
يوجد إعلان عن خيارات التمويل بجوار الأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المعروضة في متجر Croma للإلكترونيات الضخم في مومباي (المصور: Vivek Prakash / Bloomberg) يدعي باحثون من IIT-Mandi و IIT-Jodhpur أنهم حققوا طفرة في إطالة عمر وأداء الأدوات الإلكترونية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. نفسر أهمية الاختراق.
ما هو الاختراق؟
يقول الباحثون إن الدوائر الإلكترونية في الأجهزة الحديثة تستمر في التصميم وفقًا لمفاهيم تم تطويرها منذ عقود على الرغم من التطور في طبيعة الرقائق الدقيقة. من أجل زيادة كفاءة ومتانة الأداة الذكية ، يجب تصميم المكونات المختلفة للرقاقات الدقيقة على النحو الأمثل لتقليل الخسائر الناجمة عن تقلب أو عدم انتظام إمدادات الطاقة.
لهذا ، اقترح الباحثون أداة رياضية يمكنها تحليل هذه الخسائر بدقة والمساعدة في التوصل إلى تصميمات أفضل.
كيف يضعف مزود الطاقة الجهاز؟
تستخدم الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اليوم تقنية تكامل واسعة النطاق جدًا (VLSI) حيث يمكن دمج أكشاك من الترانزستورات على رقاقة سيليكون واحدة (مثل المعالجات الدقيقة وشرائح الذاكرة). أيضًا ، تحتوي الشريحة الواحدة على مكونات رقمية وتناظرية.
يتم تشغيل هذه الرقائق من خلال مصدر تيار مباشر ، غالبًا من بطارية مدمجة. في حين أن مثل هذه البطارية قد يكون لها جهد كهربي منخفض (عادة 3.7 فولت في الهواتف المحمولة) ، فإن أجزاء من الرقاقة الدقيقة تعمل بجهد أقل.
قد يصل حجم الترانزستور إلى 7 نانومتر (يبلغ عرض شريط الحمض النووي البشري 2.5 نانومتر) ، ويتطلب جهدًا كهربائيًا دقيقًا للعمل. في مثل هذه الحالة ، يمكن أن تؤدي التقلبات والارتفاعات الطفيفة في الطاقة إلى تدهور أداء الشريحة بشكل كبير بمرور الوقت. تحدث التقلبات في مصدر الطاقة ، والتي تسمى ضوضاء مصدر الطاقة ، بسبب عوامل متعددة وتعتبر أمرًا لا مفر منه في الأنظمة الإلكترونية.
نضم الان :شرح اكسبرس قناة برقية
وإلا ما هي أهمية الدراسة؟
استخدمت أجهزة الكمبيوتر من الجيل الأول ، التي بنيت في الأربعينيات والخمسينيات من القرن الماضي ، الأنابيب المفرغة كمكونات أساسية للذاكرة والمعالجة. هذا جعلها ضخمة ومكلفة. في أوائل الستينيات من القرن الماضي ، تم استبدال الأنابيب المفرغة بالترانزستورات ، وهي تقنية ثورية جعلت أجهزة الكمبيوتر أصغر حجمًا وأرخص تكلفة وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
بعد بضع سنوات ، تم استبدال الترانزستورات بدوائر متكاملة ، أو رقائق ميكروية ، تحتوي على ترانزستورات متعددة على شريحة واحدة. أخيرًا ، خلال السبعينيات ، تم تقديم تقنية VLSI ، والتي جعلت من الممكن دمج آلاف الترانزستورات والعناصر الأخرى في شريحة سيليكون واحدة.
منذ ذلك الحين ، أصبحت أجهزة الحوسبة أسرع وأسرع ، لأن حجم الترانزستورات أصبح أقصر ويمكن دمج المزيد منها في شريحة واحدة. وقد أطلق على هذا الاتجاه اسم 'قانون مور' ، الذي سمي على اسم مؤسس إنتل جوردون مور الذي لاحظ في عام 1965 أن كثافة الترانزستورات على الرقائق تتضاعف كل عامين.
ولكن يبدو أن هذا التقدم قد وصل إلى حدوده القصوى ، لأن حجم الترانزستورات قد تقلص بالفعل إلى بضعة نانومترات في العرض ، وأصبح من الصعب تقليله بشكل أكبر. في مثل هذا السيناريو ، تبدأ صناعة الإلكترونيات في تحويل تركيزها من زيادة السرعة إلى زيادة كفاءة الرقائق وتقليل استهلاكها للطاقة.
أين تم نشر البحث؟
نُشرت الدراسة التي تحمل عنوان 'طريقة قائمة على الفحص لتحليل الضوضاء الحتمية في دوائر N-port' مؤخرًا في مجلة Open Journal of Circuits and Systems التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE). قام بتأليفه Hitesh Shrimali و Vijender Kumar Sharma من IIT-Mandi و Jai Narayan Tripathi من IIT-Jodhpur. تم تمويل البحث من قبل وزارة الإلكترونيات وتكنولوجيا المعلومات (MeitY).
شارك الموضوع مع أصدقائك:
