Мобильные компьютерные устройства, требующие сегодня подзарядки раз в день, в перспективе смогут непрерывно работать от батареи в течение месяца. Произойдет это благодаря новой микросхеме, которая потребляет в 30 раз меньше электроэнергии и обрабатывает данные в семь раз быстрее по сравнению с существующими сегодня чипами за счет реализации логики, допускающей ошибки в вычислениях.

Такое сочетание свойств делает подобные чипы идеальными для устройств, работающих от батареи и не требующих 100-процентной точности, отмечают сотрудники университета Райса, принимавшие участие в создании данной технологии.

К примеру, при передаче потокового видео на сотовый телефон, оснащенный подобной специализированной интегральной схемой (ASIC), благодаря ее низкому энергопотреблению продлевается время работы от батарей. Учитывая малые размеры и низкое разрешение дисплея сотового телефона — а также способность человеческого мозга самостоятельно заполнять пробелы в информации, выдаваемой на экран, — можно говорить о том, что качество изображения оказывается вполне приемлемым.

Технология «вероятностных комплементарных металлоксидных полупроводников» (Probabilistic Complementary Metal-Oxide Semiconductor, PCMOS) была разработана командой под руководством профессора Университета Райса Кришны Палема и профессора Технологического университета Наньянга Йео Киат Сенга.

По мере уменьшения размеров кремниевые транзисторы становятся все более «шумными». Поэтому вместо булевой логики, характерной для традиционных микросхем, в данном случае применяется логика вероятностная, которая гораздо менее чувствительна к электрическому шуму, нарастающему по мере уменьшения размеров чипа. Традиционный подход предусматривает увеличение электрической мощности, пропускаемой через компактную микросхему, с тем чтобы сигнал мог перекрыть шум. Чипы PCMOS потребляют значительно меньше энергии, а вероятностная логика учитывает ошибки, возникающие в результате смешения сигнала и шума.

Как правило, микросхемы ASIC служат для решения каких-то определенных задач — роль центрального процессора портативного компьютера им отводится довольно редко. Они используются, например, в видеоплатах, медицинских сканерах и электронных игрушках. Кроме того, подобные интегральные схемы широко применяются в шифровании, генерируя псевдослучайные числа, которые нужны для работы кодовых алгоритмов.

«Наша цель — сделать электронику экологически чистой, — пояснил Палем. — Сегодня мы ищем приложения, для которых технология PCMOS подошла бы не хуже, а, может быть, даже лучше, чем существующие решения, и при этом потреблялась бы лишь малая часть привычного объема электроэнергии».

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF