Poszukiwany dla Internetu rzeczy: komputery o rozmiarze Ant

Jeśli Internet ma dotrzeć wszędzie — od połykanych tabletek po buty na stopach — komputery będą musiały być znacznie mniejsze. Nowy mikrochip, który ma dwa milimetry kwadratowe i zawiera prawie wszystkie elementy małego, działającego komputera, to obiecujący początek.

Minikomputer: Maleńki mikrokontroler KL02, stworzony przez Freescale, został stworzony, aby umożliwić połknięcie komputerów bezprzewodowych i zawiera energooszczędny procesor, pamięć i pamięć RAM.

ten Układ KL02 , zrobione przez Swobodna skala , jest krótsza z każdej strony niż większość mrówek, jest długa i ciasna w pamięci, pamięci RAM, procesorze i nie tylko. Geneza chipa polegała na tym, że klient prosił o pomoc w stworzeniu urządzenia bezprzewodowego wystarczająco małego, aby można je było łatwo połknąć i wystarczająco taniego, aby można je było uznać za strawne. Freescale oferuje teraz chip do ogólnej sprzedaży, a także rozpoczyna prace badawczo-rozwojowe, aby stworzyć więcej małych komputerów, które zawierają również czujniki i bezprzewodowe połączenia danych.

Internet rzeczy dotyczy ostatecznie usług, takich jak termostat łączący się z Internetem i wiedzący, kiedy wracasz do domu, mówi Kaivan Karimi, dyrektor ds. globalnej strategii dla mikrokontrolerów w Freescale, ale technologia, na której te usługi są oparte, jest wbudowana. przetwarzanie i czujniki.

Jeśli podłączone czujniki mają być rozsiane po całym świecie wokół nas, technologie te muszą się zmniejszyć pod względem rozmiaru, zużycia energii i ceny, mówi Karimi. Freescale obstawia, że ​​jednym z najlepszych sposobów, aby to zrobić, jest zintegrowanie w jednym chipie komponentów, takich jak procesory, pamięć, czujniki, radia i anteny, które zwykle są rozłożone na płytce drukowanej.

Freescale zacznie oferować KL02 i kilka nieco większych mikrokontrolerów, z wbudowanym Zigbee lub niskoenergetyczną łącznością Bluetooth. Łączność bezprzewodowa została dodana przez dodanie wnętrzności chipa radiowego do obecnych projektów. Firma pracuje również nad udoskonaleniem technologii pakowania chipów i innych komponentów, aby umożliwić wiele więcej komputerów w skali milimetrowej.

Wszystkie te heterogeniczne rzeczy muszą się połączyć i zintegrować, mówi Karimi, ale musimy dowiedzieć się, jak te komponenty mogą współistnieć bez pogarszania ich wydajności.

Zbliżenie czujników i innych komponentów stanowi wyzwanie, ponieważ każdy z nich wytwarza własny rodzaj szumu elektronicznego, który może zakłócać działanie innych komponentów. To dziedzina inżynierii chipów, która nagle staje się ważniejsza niż moc obliczeniowa, mówi Karimi. Jest to ćwiczenie związane z pakowaniem, a nie problem z prawem Moore'a, a ostateczna zminiaturyzowana wersja wymaga innego rodzaju technologii pakowania niż ta, z której korzystaliśmy w przeszłości.

Jednym z wyzwań przy projektowaniu kompaktowych chipów jest to, że pamięć flash, taka jak w smartfonach, powoduje zakłócenia dla chipów radiowych. W chipach zbyt małych, aby uniknąć problemu, inżynierowie Freescale projektują maleńkie klatki Faradaya wokół pamięci, aby zamknąć ten elektroniczny szum.

Freescale obstawia, że ​​technologia zwana redystrybucyjnym pakowaniem chipów (RCP), w dużej mierze opracowana we własnym zakresie, pozwoli przezwyciężyć podobne problemy. Jest używany od kilku lat w systemach obronnych, które wymagały bardzo kompaktowej elektroniki zdolnej wytrzymać ekstremalne temperatury i ciśnienie. Nie jest to futurystyczna technologia, ponieważ jej części były używane w bardzo specyficznych zastosowaniach, mówi Karimi. Pozwala na pakiety o bardzo małej powierzchni, a zobaczymy, jak ta technologia migruje do zastosowań konsumenckich, przemysłowych i samochodowych.

RCP umożliwia również układanie komponentów i chipów w stos; jedną z badanych możliwości jest wykorzystanie tego procesu do integracji anten, a także obwodów radiowych, w chipy.

Mówi się, że takie opakowanie w skali wafla zbliża się do punktów projektowych „inteligentnego pyłu”. Prabal Dutta , adiunkt na Uniwersytecie Michigan, odnosząc się do pomysłu, że bardzo tanie, maleńkie czujniki mogłyby w końcu zostać rozrzucone jak kurz w celu zbierania danych.

Jednak Dutta zwraca uwagę, że samo opakowanie nie rozwiąże wszystkich problemów związanych z tworzeniem małych, wielofunkcyjnych komputerów i mówi, że potrzebne będą prace nad pakowanymi razem komponentami. Wszystkie elementy systemu — wykrywanie, przetwarzanie, komunikacja bezprzewodowa, przechowywanie danych i konwersja zasilania, będą wymagały szczególnej uwagi, mówi Dutta, a zużycie energii jest szczególnym wyzwaniem. Wskazuje, że wraz ze zmniejszaniem się długości [miniaturowego komputera] jego objętość zmniejsza się sześciennie, co oznacza, że ​​pojemność baterii szybko spada – problem, z którym boryka się Dutta w swoim projekcie, w którym konstruuje czujniki wyposażone w radio, o wielkości zaledwie jednego milimetra sześciennego.

Karimi zgadza się, że baterie są problemem, mówiąc, że Freescale współpracuje z partnerami opracowując komponenty do pozyskiwania energii – ciepła, fal radiowych lub światła – które mogą zasilać bardzo małe urządzenia.

Freescale nie jest jedyną firmą produkującą chipy, która widzi potencjalny zysk w dostarczaniu chipów dla nowej fali czujników i innych małych komputerów, które przesyłają dane do Internetu. Chip firmy KL02 oparty jest na projekcie ogłoszone przez ARM w zeszłym roku jako najbardziej energooszczędny mikroprocesor na świecie, na który licencjonowane są również inne firmy. Karimi mówi jednak, że technologia pakowania RCP kluczowa dla ambicji Freescale jest chroniona patentami.

Zaktualizowano 29.05.2013
Oryginalna wersja tego artykułu stwierdziła, że ​​Freescale doda Wi-Fi do swoich kompaktowych układów jeszcze w tym roku. W rzeczywistości należy dodać inne technologie bezprzewodowe, które wykorzystują to samo pasmo częstotliwości, ale zużywają mniej energii.

ukryć