Yeni tip mikro kontrol ünitesi: yüksek performans ve düşük güç tüketimi elde etmek için spintronics kullanın!
Kılavuz
Kısa süre önce, Japonya'daki Tohoku Üniversitesi'nden araştırmacılar, yüksek performans elde etmek için spintronik tabanlı VLSI tasarım teknolojisini kullanan uçucu olmayan bir mikro kontrol birimi geliştirdiklerini duyurdular. Ultra düşük güç tüketimi.
arka fon
Tek çipli mikro bilgisayar veya tek çipli mikro bilgisayar olarak da bilinen mikro kontrol birimi (MCU). Basitçe ifade etmek gerekirse, mikro kontrol birimi, çip seviyesinde bir bilgisayar oluşturmak için bilgisayarın çeşitli bileşenlerini işlemci, bellek ve çoklu I / O arabirimleri gibi tek bir çip üzerinde bütünleştirir.
Intel 8051 yongasının mikro mimarisi (resim kaynağı: Wikipedia)
Tek bir çip üzerine entegre edilen işlevler ve bileşenler, farklı uygulama senaryolarına göre uyarlanabilir. Günümüzde mikro kontrol üniteleri, cep telefonları, endüstriyel ekipmanlar, robotlar ve otomotiv elektroniği gibi çevremizdeki her yerde görülebilir. Nesnelerin İnterneti'nin (IoT) hızla gelişmesiyle, mikro kontrol ünitesi de birçok IoT cihazının önemli bir bileşeni haline geldi.
Bununla birlikte, birçok IoT cihazının güç kaynağı için çok katı gereksinimleri vardır.Örneğin, yer değiştirmeyi ve deformasyonu tespit etmek için köprülere veya tünellere dağıtılan sensör düğümlerinin sayısı çok fazladır. Yalnızca uzun pil ömrü gerektiren pil güç kaynağına güvenebilirler. Bu nedenle, bu sensör düğümlerine uyum sağlamak için mikro kontrol biriminin düşük güç tüketimine ve yüksek performansa sahip olması gerekir. Sensör düğümleri tarafından çıkarılan ve toplanan bilgilerin, bulut tabanlı veri merkezine iletilmeden önce mikro kontrol birimi tarafından işlenmesi gerekir.
Dünyanın her yerinden bilim adamları, sensör düğümleri için çeşitli düşük güçlü mikro kontrol ünitelerini aktif olarak geliştiriyorlar. Bununla birlikte, şimdiye kadar, istenen çalışma hızları, sinyal işleme verimleri ve düşük güç tüketimi iyi bir şekilde elde edilmedi.
Önceden üretilmiş MCU ile bu çalışma arasındaki performans karşılaştırması (Resim kaynağı: Tohoku Üniversitesi, Japonya)
Yenilikçilik
Kısa bir süre önce, Japonya'daki Tohoku Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, spintronik tabanlı çok büyük ölçekli entegre devre (VLSI) tasarım teknolojisini kullanırken aynı anda başaran, uçucu olmayan bir mikro kontrol birimi geliştirdiklerini açıkladı Yüksek performans ve ultra düşük güç tüketimi.
Üretilen mikro işlem birimi çipinin resmi (resim kaynağı: IEEE)
Araştırma ekibi Profesör Tetsuo Endoh, Profesör Takahiro Hanyu ve Doçent Doktor Masanori Natsui tarafından yönetilmektedir.
teknoloji
Spintronics'e dayalı yeni geliştirilen mikro kontrol ünitesinde, tüm modüller spintronics ekipmanı ile yapılır ve uçucu değildir. Ek olarak, her bir modülün güç kaynağını bağımsız olarak kontrol etme yolu, güç tüketiminin israfını tamamen önler.
Spintronics'e dayalı uçucu olmayan MCU'nun ultra düşük güç performansı (fotoğraf kaynağı: Tohoku Üniversitesi, Japonya)
Ek olarak, tüm sistemi hızlandırabilen bir depolama denetleyicisi, mantık aygıtları ve depolama aygıtları arasındaki veri aktarımının darboğaz sorununu hafifletir. Uygulamaya özel sinyal işleme görevlerini gerçekleştirmek için yeniden yapılandırılabilir bir hızlandırıcı modülü eklendi. Bu değişiklikler, mikro kontrol biriminin 200 MHz'lik yüksek hızlı çalışma frekansında 47,14 W'lık ultra düşük güç tüketimi elde etmesini sağlar. Üretilen çiplerin ölçüm sonuçları bu sonucu doğrulamaktadır.
değer
Enerjiyi toplayarak (güneş enerjisi ve termal enerji gibi harici enerji kaynaklarından enerji elde ederek) güç alan yüksek işlevli IoT sensör düğümleri için, bu mikro kontrol birimi çipi dünyanın en yüksek işleme performansını ve enerji verimliliğini sağlar.
Anahtar kelime
Nesnelerin İnterneti, Spintronics, Cips
Referans
[1] https://www.tohoku.ac.jp/en/press/research20190218_MCU.html
