Conţinut
Sursa: Red150770 / Dreamstime.com
La pachet:
Producția curentă de chipsuri de siliciu se ridică la aproximativ 20 de miliarde pe an. Este posibil să nu fie suficient pentru internetul în expansiune. Răspunsul poate fi în electronica ed.
Încă din zorii computerelor digitale, inovatorii au căutat o putere și eficiență de calcul mai mare. ENIAC a folosit aproape 18.000 de tuburi de vid și ar putea efectua calcule în câteva secunde care ar fi durat săptămâni prin efortul uman. Ulterior, tranzistoarele au redus dimensiunea și costul dispozitivelor electronice. Și circuitul integrat a progresat de la conținerea doar o mână de tranzistoare și porți logice la miliarde pe un cip. Dar următorul mare salt în tehnologia de calcul ar putea fi mai mult despre ubicuitate decât putere.
Soluția? Senzori, senzori peste tot! Profesorul Donald Lupo de la Universitatea de Tehnologie din Tampere (TUT) din Finlanda lucrează la idei care vor facilita dezvoltarea internetului lucrurilor (IoT). Producția curentă de chipsuri de siliciu se ridică la aproximativ 20 de miliarde pe an. Dar, în așteptarea cerinței pentru trilioane de senzori, prof. Lupo și colegii săi lucrează la un concept mai larg. Proiectele lor sunt axate pe internetul tuturor (IoE). (Pentru mai multe despre IoT, consultați Care sunt forțele de conducere de top pentru Internet of Things (IoT)?)
Am devenit fascinat de munca prof. Lupos după ce am citit un articol IEEE pentru care a fost intervievat. Pentru a îndeplini cerințele din ce în ce mai mari pentru conectivitate la cerere, prof. Lupo și echipele sale lucrează pentru a face posibilă o electronică omniprezentă cu costuri reduse, ecologic. TUT, situat în cel de-al treilea oraș din Finlands, Tampere, este cotat cu 11lea în lume în termeni de colaborare în industrie. Prof. Lupo este implicat în două proiecte acolo în Laboratorul TUTs de Electronică Viitoare. Am profitat de prietenia mea cu profesorul multi-talentat pentru a-l întreba despre ele.
Prof. Lupo: „Unul se numește ed, platforma autonomă universală energetică (PAUL) pentru senzori și dispozitive fără fir multifuncționale, care este un proiect de 5 ani finanțat de Tekes care vizează dezvoltarea tehnologiei pentru a permite internetul a tot. Cealaltă este o „Deschidere strategică” finanțată de Tekes, numită abordarea nudă, coordonată de VTT și cu Universitatea din Oulu, Universitatea Aalto, Demos Helsinki și Universitatea din Laponia participând în plus la TUT. Acest proiect analizează mai mult viziunea de a trece de la o societate orientată spre gadget la o viață hiperconectată fără gadget, în care serviciile apar la nevoie și dispar atunci când nu mai este nevoie. "
Prof. Paul Berger de la Universitatea Ohio a preluat o profesie FiDiPro la TUT. Profesorii Lupo și Berger, precum și echipa lor provin din diverse medii și domenii pentru a forma o abordare internațională multidisciplinară a inovației tehnice. Proiectul PAUL are patru obiective:
- Recoltarea îmbunătățită a energiei
- Dispozitive electronice de mare viteză
- Tehnologie de integrare hibridă
- Integrarea completă a depunerii stratului atomic roll-to-roll (ALD)
Este vorba despre ed electronic. Internet of Everything va folosi senzori oriunde și oriunde. L-am întrebat pe prof. Lupo despre principalele obstacole în calea integrării ALD și a producției în masă a dispozitivelor electronice de mare viteză. (Pentru a afla mai multe despre dispozitivele IoT, consultați Dispozitivele purtabile sunt o amenințare la rețelele corporative?)
Prof. Lupo: „Obstacolul pentru o lungă perioadă de timp a fost faptul că a fost un proces serios foarte lent în care ați trebuit să puneți materialele în esență un strat atomic la un moment dat și să pompați camera de reacție de fiecare dată. Recent producătorii de echipamente ALD (de exemplu, Picosun și Beneq, ambele companii finlandeze, dar cred că și alte sunt active) au dezvoltat mașini ALD continue și chiar mașini roll-to-roll care se pot depune pe substraturi flexibile. Încă este de făcut în acest domeniu și urmărim activ combinația de ALD și ing, dar pentru filmele subțiri (nu mai mult de câteva zeci de nanometri) cred că poate fi o soluție bună de fabricație. "
Prof. Lupo a auzit zvonuri conform cărora ALD a fost deja folosit în producția de cipuri de siliciu din 2007. Dar PAULs electronic electronic este ceva diferit. Următoarea mea întrebare: Își propune sfârșitul siliciului?
Fără bug-uri, fără stres - Ghidul dvs. pas cu pas pentru crearea de programe care schimbă viața fără a vă distruge viața
Nu îți poți îmbunătăți abilitățile de programare atunci când nimeni nu îi pasă de calitatea software-ului.
Prof. Lupo: "Absolut nu! Sau cel puțin nu înlocuirea lui prin ing. Densitatea dispozitivelor pe care le primiți pe cipurile CMOS din computere este uimitoare, la fel și viteza. ing va avea întotdeauna structuri mai mari și, prin urmare, mai puține jetoane. Așadar, marea problemă a datelor (computere, servere) va fi probabil CMOS pentru o lungă perioadă de timp, iar înlocuirea poate fi ceva complet diferită, bazată pe fenomene cuantice. ed electronic va deschide zone pentru electronice și informații omniprezente, unde siliconul este deja prea puternic și supra-dimensionat. ”
Al doilea proiect din portofoliul prof. Lupos funcționează mână în mână cu electronica ed. „The Naked Approach” folosește senzori oriunde și oriunde utilizatorul merge. Imaginează-ți o lume digitală fără gadgeturi. Indiferent dacă sunt acasă, la serviciu, la mall, într-un restaurant sau chiar mergând pe stradă, serviciile se materializează atunci când este nevoie, apoi dispar când utilizatorul se termină cu ei. Acest videoclip YouTube ilustrează conceptul. Site-ul Naked Approach explică mai multe. „Probleme precum roaming, recunoaștere, confidențialitate și interfețe sunt privite, precum și așa-numitele stick-it-on-device-uri”, spune prof. Lupo.
Simțind o oarecare dezlănțuire în întrebările mele, profesorul Lupo a oferit cu drag un alt rezumat al tehnologiei:
Prof. Lupo: „Soluția de activare a dispozitivelor inteligente peste tot include:
- Autonomia energetică cu materiale netoxice. Aceasta este partea de recoltare și depozitare. Poate fi aplicat și dispozitivelor care includ cipuri de siliciu și, de fapt, ne așteptăm să vină pe piață mai devreme decât circuitele complet ed, probabil în câțiva ani.
- circuite ed, flexibile, cu costuri reduse: aceasta este partea care face ca electronica ed să aibă performanțe suficient de bune (viteză, energie redusă etc.) pentru a fi utilizată în aceste dispozitive omniprezente. Considerăm că o combinație de ALD și ing va fi un drum înainte, dar acesta este un efort pe termen mai lung, în care mă aștept dovada principiului în laborator în anii următori, dar cu câțiva ani înainte de a putea fi comercializate.
Aceasta are aspectul unei tehnologii avansate. Are vreo iluzie că PAUL sau The Naked Approach ar putea reprezenta un pas evolutiv pe scara tranzistorului sau a circuitului integrat?
Prof. Lupo: „Probabil că nu este doar în grupurile noastre, dar dacă luați în considerare lucrarea care se desfășoară astăzi în lume, cred că munca pe care noi și ceilalți o facem pe autonomia energetică și pe circuitele fără siliciu (macroelectronică?) Ar putea avea un un efect similar asupra vieții noastre pe care dezvoltarea anterioară a microelectronicii a avut-o în viața noastră, făcând ideea de Internet a Totului sau a trilioane de senzori viabilă și durabilă din punct de vedere ecologic. "
Abordarea mea inițială a fost sondarea profesorului Lupo pentru o comparație cu tehnologiile existente. Care este viitorul ed electronic și care va fi locul său pe piață în umbra tehnologiei puternice de cipuri de siliciu?
Prof. Lupo: „Electronica ed probabil nu va fi niciodată la curent cu CMOS sau cu un succesor similar pentru microprocesoare de mare densitate, de mare viteză și cipuri complexe. Dar noi credem că acești senzori omniprezenti nu vor avea nevoie de acel nivel de capacitate de procesare și că la acest nivel (suficient pentru a face măsurarea unor parametri simpli, pentru a face unele prelucrări de date și pentru a comunica cu un nod fără fir), pot activa un număr de dispozitive care nu sunt fezabile cu siliciu. De asemenea, credem că ALD va fi o parte cheie a acestei ecuații. ”
Așadar, cu toții putem aștepta cu nerăbdare o experiență zilnică a internetului de tot ceea ce profită de electronice ed și senzori omniprezenti. Toată lumea își dorește mai multă conectivitate. Dar prof. Lupo a vorbit cu entuziasm despre utilizările potențiale ale tehnologiei medicale, cum ar fi senzorii EKG fără fir, telemetria de la distanță a semnelor vitale sau o serie de alte aplicații de diagnostic. Un viitor lipsit de gadgeturi, cu o distribuție largă de conectivitate, va caracteriza, fără îndoială, creșterea exponențială a internetului și evoluția către Internetul a Totul. Circuite inteligente ed ecologice ieftine, pot face toată diferența.