电力/性能:7月11日

3 d芯片集计算、存储
斯坦福大学和麻省理工学院的研究人员开发了一个3 d芯片原型计算和数据存储、集成基于碳纳米管和电阻RAM (RRAM)细胞。

研究人员综合超过100万RRAM细胞和200万个碳纳米管场效应晶体管,使团队所说有史以来最复杂的纳米电子系统由新兴纳米技术。

RRAM和碳纳米管是建立在互相垂直,使一个密集的3 d计算机体系结构和交错层逻辑记忆,与之初这些层之间的连接。

碳纳米管电路和RRAM内存可以捏造以低得多的温度,低于200 c”这意味着他们可以建立在不破坏下的电路层,”马克斯Shulaker说,助理教授的麻省理工学院的电气工程和计算机科学。这个过程也是CMOS兼容。

“设备更好:逻辑由碳纳米管可以更节能的一个数量级与今天的逻辑由硅相比,同样的,RRAM可以密集,更快、更节能的DRAM相比,“H.-S说。菲利普•黄教授在斯坦福大学电气工程和计算机科学。

“新3 d计算机体系结构提供了密度和细粒度的计算和数据存储的整合,大大克服芯片之间移动数据的瓶颈,“根据Subhasish Mitra,斯坦福大学电子工程与计算机科学教授。“因此,芯片能够存储大量数据和执行芯片上的处理将海量数据转换成有用的信息。”

为了演示技术的潜力,研究人员利用碳纳米管的能力也作为传感器。上面层芯片的基于碳纳米管的传感器,他们把100万多用于检测和环境气体进行分类。

由于分层传感、数据存储、计算、芯片能够测量每个传感器并联,然后直接写入它的记忆,产生巨大的带宽,Shulaker说。

“它会导致一个完全不同的角度计算架构,使亲密交织的记忆和逻辑,”Jan Rabaey表示一个加州大学伯克利分校电气工程和计算机科学教授,他并没有参与这项研究。“这些结构可能特别适合替代上优于计算范例如brain-inspired系统和深层神经网络,和作者提出的方法绝对是一个伟大的那个方向的第一步。”

团队致力于改善潜在的纳米技术,同时探索新的架构。集团将与模拟设备合作开发的新版本系统,利用其进行传感和数据处理能力在同一芯片上。

Battery-free手机
华盛顿大学的计算机科学家和电气工程师建立了一个能够打电话纯粹几毫瓦的电力从环境无线电信号或光。

团队消除耗电一步大多数现代细胞传输,将模拟信号传达声音转换成数字数据。相反,battery-free手机利用手机的麦克风或扬声器的微小振动发生当一个人说到电话或听一个电话。

天线连接到这些组件的运动转换成标准的变化模拟蜂窝基站发出的无线电信号。这个过程基本上编码语音模式反映了无线电信号的方式使用几乎没有权力。

传输语音,电话使用振动设备的麦克风语音编码模式的反射信号。接收语音,它编码的无线电信号转换成声音振动被手机扬声器。原型设备,用户按下一个按钮来切换这两个“传输”和“听”模式。

使用现成的组件在印刷电路板上,研究小组表明,原型可以执行基本的电话功能,传输语音和数据通过按钮和接收用户的输入。使用Skype,人员能够接收来电,拨出去的地方调用者battery-free手机。

battery-free电话开发的华盛顿大学演讲,可以开动耳机,和上行和下行通信之间切换。它是由环境无线电信号或光。(来源:马克石/华盛顿大学)

团队设计了一个自定义基站传输和接收无线电信号。但这种技术可能会被集成到标准的移动网络基础设施或wi - fi路由器现在常用的打电话。

“你能想象在未来,所有基站或wi - fi路由器可能会与我们的基站技术嵌入到它,”来自说要这种,前华盛顿大学电气工程博士生和艾伦学校研究助理。“如果每个房子都有一个无线路由器,你能battery-free手机保险无处不在。”

battery-free电话是否仍然需要少量的能量来执行一些操作。原型3.5毫瓦的功率预算。

研究人员演示了如何收获这少量的能量从两个不同的来源。battery-free手机原型可以对权力来自环境的无线电信号通过一个基站31英尺远。

用权力从环境光收获一个微小的太阳能电池约一粒米的大小,该设备能够与基站通信,50英尺远。

接下来,该研究小组计划专注于改善battery-free手机的操作范围和加密的对话让他们安全。团队正在播放视频battery-free手机和视觉显示功能添加到手机使用低功耗电子墨水屏幕。

自供电的智能窗
普林斯顿大学的研究人员开发了一种自动推进的智能窗户他们说承诺是便宜和容易适用于现有的窗户。智能窗控制可见光和红外传输的热量进入建筑,太阳能电池使用近紫外线光动力系统。

因为近紫外线光肉眼是看不见的,研究人员开始利用它来激活着色技术所需的电能。

“使用近紫外线光功率这些窗户意味着可以透明太阳能电池和占据相同的窗口没有足迹争夺相同的光谱范围或审美和设计约束,“说Yueh-Lin (Lynn)厕所,Andlinger中心主任对能源和环境和普林斯顿大学化学和生物工程学教授。“典型的硅基太阳能电池是黑人,因为他们吸收可见光和红外线,所以那些不适合这个应用程序。”

研究生尼古拉斯·戴维持有特殊窗口的玻璃样品。(来源:大卫·凯利乌鸦/普林斯顿大学)

该团队使用有机半导体扭曲hexabenzocoronene (cHBC)衍生品——建设太阳能电池。研究人员选择了材料因为其化学结构可以被修改以吸收窄范围的波长,在这种情况下,近紫外线光。建设太阳能电池、半导体分子沉积薄膜在玻璃生产方法相同的有机发光二极管的制造企业所使用。当太阳能电池操作,阳光刺激cHBC半导体发电。

智能窗户由电致变色的聚合物,控制色彩。当近紫外线光从太阳生成一个太阳能电池的电荷,电荷触发反应在电致变色的窗口,使其不清楚改为深蓝色。黑暗时,窗口可以阻止超过80%的光。

团队的目标是创建一个灵活的版本的太阳能智能窗户系统,可以应用于现有的窗户通过纹理。

“有人在他们的房子或公寓可以把这些无线智能窗口分层——有粘性的支持,剥落,并安装在室内的窗户,“尼古拉斯·戴维说,博士生在普林斯顿大学化学和生物工程系。“然后你就可以控制阳光进入你的家你的手机上使用的应用程序,从而迅速提高能效,舒适,和隐私。”

研究人员已经开始公司将这项技术商业化,并正在探索利用近紫外线太阳能电池电力物联网传感器和其他低功耗消费产品。