低温记忆;3 d感应器;降低物联网滞后。
低温的记忆
橡树岭国家实验室的研究人员展示了一个新的低温存储单元电路的设计基于耦合的约瑟夫森结阵列。这种记忆可以帮助使exascale和量子计算。
细胞被设计成操作在超冷温度和测试在绝对零度以上仅为4 k,大约零下452华氏度。在这些寒冷的条件下,原子缓慢和一些材料成为超导体,没有电阻,能量以热量损失。
”在我们的设计中,我们尝试完全不同的路径,采用小,电感耦合约瑟夫森结阵列,“耶胡达说Braiman ORNL的计算科学与工程部门。“如果按比例缩小的,这样的存储单元阵列可以数量级的速度比现有的记忆而消耗很少的力量。”
约瑟夫逊结是低温电气设备可以利用磁通来存储数据。
设计,它使用三个电感耦合约瑟夫森结,允许所有的基本内存操作——读、写和重置,实现在同一three-Josephson-junction细胞。此功能可以帮助添加稳定而节省空间和能源作为单元电路扩展成更大的数组,此举引起了现有技术的问题。
“人们正在寻找不同的东西,”Braiman说。“我们使用的是典型的连接,而不需要任何特殊设计制造。它本质上是一个不同的原理,使细胞操作。”
SeeQC,超导技术公司,帮助测试单元电路。SeeQC科学家伪造ORNL设计到5毫米,5毫米的芯片和电路的每一个角落。芯片安装到一个长杆,称为低温探头,通过导线连接台式电脑在室温下。科学家扣篮芯片到专门的容器充满液态氦冷却电路的温度4开尔文。然后他们发送电脉冲的室温计算机测试细胞的记忆功能。
测试四个单元电路设计与规范不仅证明细胞工作略有不同,而且他们功能强劲,在更大范围的实验参数比团队最初的设想。
还有更多的工作要做。“已经证明是在单个细胞水平,“Braiman说。“人们关心的是非常大的数组的记忆细胞。“下一步,团队将努力实现他们的细胞越来越大的数组使用最近买了低温测试设备和测试设计。
3 d感应器
伊利诺伊大学的研究人员,斯坦福大学,合肥工业大学开发了一个3 d感应器可以在标准的2 d生产过程而占用更少的芯片空间。微芯片电感使用完全集成,下班磁nanoparticle-filled管和有能力数万millitesla-level磁感应。
相比二维螺旋钢丝构成的传统的微晶片电感,团队的设计是由一个钢丝螺旋卷膜,使得飞机,由绝缘薄膜分离从转向。
先前的丝膜由研究人员1毫米长当展开但少100倍空间比传统的2 d电感。新丝膜10倍长度在1厘米,允许更多的转-和更高的电感而占用大约相同数量的芯片空间。
扫描电子显微镜显微照片的滚microinductor架构,approximatley直径80微米,从一端向内看。(《x》允许转载李et al .,科学进步(2020)。礼貌Xiuling李/伊利诺伊Univesrity)
“长膜意味着更多的不守规矩的滚动如果不加以控制,“Xiuling李说,大学电气和计算机工程教授的伊利诺斯州和临时霍罗姆雅克微观和纳米技术实验室的主任。“以前,下班过程触发和发生在液体的解决方案。然而,我们发现,在处理长膜,让这个过程发生在汽相给我们更好的控制形式更严格,更甚至卷。”
此外,研究人员增加了固体新电感铁芯与铁氧化物纳米颗粒填充already-rolled膜解决方案。“最有效的电感通常一个铁芯用金属线,适用于电子电路考虑的大小并不重要,”李说。“但这并不工作在芯片级,也不有利于下班的过程,所以我们需要找到一个不同的方式。”
“我们利用毛细管压力,吸滴解决方案的核心,”李说。“解决方案干,让铁沉积在管。这增加了有利的行业标准相比,固体核属性,允许这些设备运行在更高的频率减少性能损失。”
李肇星说,剩下的一个主要挑战是散热。“我们正在通过与合作者合作解决这个问题找到材料,更善于诱导过程中产生的热量消散。如果处理得当,这些设备的磁感应可能多达数百成千上万的毫伏特斯拉,使它们用于广泛应用包括电力电子、磁共振成像和通信。”
降低物联网滞后
匹兹堡大学的研究人员提出一个方法改善网络拥塞和减少滞后造成的大量的物联网设备系统使用目前现有的无线信道中尚未得到充分利用的资源创建额外的无延迟的关系的机会。
这个过程不需要额外的硬件或无线频谱和目标和许多无线连接网络,就像工厂和仓库。
“网络对信道质量的自动反应,或信噪比(信噪比),几乎总是一两步,“魏Gao说,电子和计算机工程系副教授在匹兹堡大学的。“当一个通道上有交通拥挤,网络改变来适应它。同样的,当有较轻的交通,网络满足它,但这些适应性不瞬间发生。我们使用滞后——之间的空间信道条件变化和网络调整,建立侧槽专为物联网设备没有竞争,没有延迟的地方。”
这种方法,作者称之为“EasyPass”,将利用现有的信噪比,用它作为一个专门的侧槽为物联网设备。实验室测试已经证明降低90%在拥挤的物联网网络,数据传输延迟与吞吐量2.5 Mbps窄带无线连接,可以访问超过100个物联网设备。
“物联网的重要未来智能建筑、交通系统、智能制造、cyber-physical卫生系统,”高说。“我们的研究可以删除一个非常重要的屏障阻碍它。”
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