安放在塑料中的超低电压芯片

麻省理工学院研究人员与超低电压芯片

　　【IT世界网讯】据国外媒体报道，今年2月，麻省理工学院（MIT）和德州仪器（TI）公司设计了一款用于便携设备的新型节能芯片，其功耗还不到现有同类型芯片的1/10。由于其功耗超低，因为这款芯片可以广泛应用于手机、手提电脑和遥感器等对待机时间要求较高的设备。

　　此外，这款芯片芯片功耗之低，以至于起搏器和剂量计等可置入医疗设备等可以长期通过人体体温或运动供电，而不需要另外安装电池。

　　据麻省理工大学电机工程系教授Anantha Chandrakasan称，提高能量利用效率的关键在于使芯片上的电路工作在远低于常规的电压下。现有技术下生产的节能芯片工作电压约为1.0V，而这款新型芯片的工作电压只有0.3V。

　　然而，降低工作电压并非那么轻而易举，因为现有微型芯片许多年来一直被优化工作在更高电压水平下。负责这款芯片研发的麻省理工大学微系统技术实验室主任Chandrakasan说：“存储器和逻辑电路都需要重新设计，以工作在非常低的电压下。”

　　不管能量是来自一块电池还是周围能量来源，为了释放能量的最大值，开发团队还优化了能量处理电路。能量处理器不仅必须提供电子电路所需电压，还必须说明能量来源的特征，电路需求的变化和环境状况。这一优化整体系统能量和最小化损耗的能力，能够帮助显著降低大量便携电子设备的能耗需求。

　　Chandrakasan说，新芯片设计的关键，就是在同样的芯片上构建一个高效率的DC-to-DC转换器（起降低电压的作用），从而降低单独部件的数量。经过重新设计存储器和逻辑电路，以及DC-to-DC转换器，所有的整合到一起，实现一个完整的片上系统（system-on-a-chip）解决方案。

　　开发团队需要克服的最大问题就是芯片制造中出现的可变性。在更低电压水平下，硅芯片的变化和非理想性问题将更加突出。Chandrakasan说：“在这些变化下，将芯片设计到‘缺陷最小化’是我们策略的一个很大部分。”

　　迄今为止，这款新芯片仅仅处于概念验证期间。Chandrakasan说：“这款芯片将在5年内投入商用，或者更早。”比如，采用这种新芯片的便携和可置入医疗设备，便携通信设备和网络设备等将拥有更长的工作时间。此外，军方也可以在战场上部署微型独立传感器网络时，使用这款芯片。

　　Chandrakasan说，在某些应用领域，比如可植入医疗设备，目标就是使设备功耗要求降至可以通过“周围环境能量”供电的水平。比如，提供体温或运动来提供所需电能。此外，这项技术适合于人体局域网（Body Area Networks）或无线控制人体传感器网络（Body Sensor Network）。

　　在2008年2月5日旧金山召开的半导体技术国际学会（ISSCC）上，麻省理工学电机工程和计算机科学（EECS）系一名研究生公布了这项创新的芯片设计。开发团队在演示这款超低电压设计技术时，采用了德州仪器的MSP430微控制器。