Förklarat: Hur ett IIT-genombrott kan hjälpa till att förlänga livslängden för dina elektroniska prylar

För att öka effektiviteten och hållbarheten hos en gadget måste de olika komponenterna i mikrochips utformas optimalt för att minimera förluster orsakade av fluktuerande eller oregelbunden strömförsörjning.

En annons för finansieringsalternativ står bredvid surfplattor, bärbara datorer och datorer som visas i en Croma elektronikmegabutik i Mumbai (Fotograf: Vivek Prakash/Bloomberg)

Forskare från IIT-Mandi och IIT-Jodhpur hävdar att de har gjort ett genombrott i att förlänga livslängden och prestandan för elektroniska prylar som mobiltelefoner och bärbara datorer. Vi förklarar betydelsen av genombrottet.

Vad är genombrottet?

Jasmine Waltz nettovärde

Forskarna säger att elektroniska kretsar i moderna prylar fortsätter att utformas enligt koncept som utvecklades för decennier sedan trots en utveckling av mikrochips natur. För att öka effektiviteten och hållbarheten hos en gadget måste de olika komponenterna i mikrochips utformas optimalt för att minimera förluster orsakade av fluktuerande eller oregelbunden strömförsörjning.

För detta har forskarna föreslagit ett matematiskt verktyg som kan analysera dessa förluster exakt och hjälpa till att komma fram till bättre design.

Hur sliter strömförsörjningen på en enhet?

Dagens mobiler och datorer använder mycket storskalig integrationsteknik (VLSI) där flera tusen transistorer kan bäddas in på ett enda kiselmikrochip (t.ex. mikroprocessorer och minneschips). Dessutom har ett enda chip både digitala och analoga komponenter.

James Payne nettovärde

Sådana mikrochips drivs av en likströmskälla, ofta från ett inbyggt batteri. Medan ett sådant batteri kan ha en låg spänning (vanligtvis 3,7 volt i mobiltelefoner), arbetar delar av mikrochippet på ännu lägre spänningar.

En transistor kan vara så liten som 7 nanometer (en sträng av mänskligt DNA är 2,5 nanometer bred) och kräver en minuts spänning för att fungera. I ett sådant fall kan även små kraftspikar och fluktuationer avsevärt försämra mikrochippets prestanda över tid. Fluktuationerna i strömförsörjningen, som kallas strömförsörjningsbrus, uppstår på grund av flera faktorer och anses oundvikliga i elektroniska system.

GÅ MED NU :Express Explained Telegram Channel

Hur har studien annars betydelse?

Den första generationens datorer, byggda på 1940- och 50-talen, använde vakuumrör som de grundläggande komponenterna för minne och bearbetning. Detta gjorde dem skrymmande och dyra. I början av 60-talet ersattes vakuumrören av transistorer, en revolutionerande teknik som gjorde datorerna mindre, billigare och energisnåla.

Alice Cooper värt

Några år senare ersattes transistorerna av integrerade kretsar, eller mikrochips, som hade flera transistorer på ett enda chip. Slutligen, under 70-talet, introducerades VLSI-tekniken, som gjorde det möjligt att integrera tusentals transistorer och andra element på ett enda kiselchip.

Sedan dess har datorenheter blivit snabbare och snabbare, eftersom storleken på transistorer blir kortare och fler av dem kan bäddas in på ett enda chip. Denna trend har kallats 'Moores lag', uppkallad efter Intels medgrundare Gordon Moore som 1965 observerade att tätheten av transistorer på mikrochips fördubblas vartannat år.

Men detta framsteg verkar ha nått sin gräns, eftersom storleken på transistorer redan har krympts till några nanometer i bredd, och det blir svårt att på ett hållbart sätt minska den ytterligare. I ett sådant scenario börjar elektronikindustrin skifta fokus från att öka hastigheten till att öka effektiviteten hos chipsen och minska deras strömförbrukning.

Var publicerades forskningen?

Studien med titeln 'En inspektionsbaserad metod för att analysera deterministiskt brus i N-portskretsar' publicerades nyligen i Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Open Journal of Circuits and Systems. Den skrevs av Hitesh Shrimali och Vijender Kumar Sharma från IIT-Mandi och Jai Narayan Tripathi från IIT-Jodhpur. Forskningen finansierades av ministeriet för elektronik och informationsteknologi (MeitY).

Dela Med Dina Vänner: