Søges til Internet of Things: Computere i myrestørrelse

Hvis internettet skal nå alle vegne – lige fra de piller, du sluger, til skoene på fødderne – så skal computere blive en hel del mindre. En ny mikrochip, der er to millimeter kvadratisk og indeholder næsten alle komponenterne i en lillebitte fungerende computer, er en lovende start.

Mini computer: Den lille KL02 mikrocontroller, lavet af Freescale, blev skabt til at muliggøre slugelige trådløse computere og indeholder en energieffektiv processor, hukommelse og RAM.

Det KL02 chip , lavet af Freescale , er kortere på hver side, end de fleste myrer er lange og propper i hukommelse, RAM, en processor og mere. Chippens tilblivelse var en kunde, der bad om hjælp til at skabe en trådløs enhed, der er lille nok til let at blive sluget og billig nok til at blive betragtet som fordøjelig. Freescale tilbyder nu chippen til generelt salg og går også i gang med et R&D-skub for at skabe flere bittesmå computere, der også inkluderer sensorer og trådløse dataforbindelser.

Tingenes internet handler i sidste ende om tjenester, som at din termostat forbinder til internettet og ved, hvornår du kommer hjem, siger Kaivan Karimi, direktør for global strategi for mikrocontrollere hos Freescale, men teknologien, som disse [tjenester] er baseret på, er indlejret behandling og sensorer.

Hvis tilsluttede sensorer skal spredes over hele verden omkring os, skal disse teknologier skrumpe i størrelse, strømforbrug og pris, siger Karimi. Freescale satser på, at en af ​​de bedste måder at gøre det på, er at integrere komponenter som processorer, hukommelse, sensorer, radioer og antenner i en enkelt chip, der normalt vil være placeret på tværs af et printkort.

Freescale vil begynde at tilbyde KL02, og nogle lidt større mikrocontrollere, med Zigbee eller low-power Bluetooth trådløs integreret senere på året. Trådløs tilslutning tilføjes ved at tilføje en radiochips indvolde til de nuværende designs. Virksomheden arbejder også på at forfine teknologien til at pakke chips og andre komponenter sammen for at muliggøre mange flere millimeterskala computere.

Alle disse heterogene ting skal samles og integreres, siger Karimi, men vi er nødt til at finde ud af, hvordan disse komponenter kan eksistere sammen uden at forringe deres ydeevne.

At bringe sensorer og andre komponenter tæt på hinanden skaber udfordringer, fordi de hver især producerer deres egen form for elektronisk støj, der kan forstyrre andre komponenters funktion. Det er et område inden for chipteknik, der pludselig er vigtigere end processorkraft, siger Karimi. Det er en pakkeøvelse, ikke et Moores lov-problem, og den ultimative miniaturiserede version kræver forskellige former for emballageteknologi, end vi har brugt tidligere.

En udfordring ved at designe kompakte chips er, at flashhukommelse, den slags man finder i smartphones, skaber interferens for radiochips. I chips, der er for små til at undgå problemet, designer Freescales ingeniører små Faraday-bure omkring hukommelsen for at lukke denne elektroniske støj ind.

Freescale satser på, at en teknologi kaldet redistributive chip packaging (RCP), der stort set er udviklet internt, vil gøre det muligt at overvinde lignende problemer. Det har været brugt i nogle år i forsvarssystemer, der havde brug for meget kompakt elektronik, der kunne modstå ekstrem varme og tryk. Det er ikke en futuristisk teknologi, for dele af den har eksisteret i meget specifikke applikationer, siger Karimi. Det giver mulighed for pakker med et meget lille fodaftryk, og vi vil se denne teknologi migrere til forbruger-, industri- og autobrug.

RCP gør det også muligt at stable komponenter og chips op; en mulighed, der undersøges, er at bruge processen til at integrere antenner såvel som radiokredsløb i chips.

Sådanne emballager i wafer-skala er ved at nærme sig 'smart dust' designpunkter, siger Prabal Dutta , en assisterende professor ved University of Michigan, med henvisning til ideen om, at meget billige, bittesmå sensorer i sidste ende kunne blive spredt som støv for at indsamle data.

Dutta påpeger dog, at emballage alene ikke kan løse alle problemerne med at lave små, multifunktionelle computere, og siger, at der skal arbejdes på, at komponenterne skal pakkes sammen. Alle systemkomponenter - sansning, computer, trådløs kommunikation, datalagring og strømkonvertering, vil kræve omhyggelig opmærksomhed, siger Dutta, med strømforbrug en særlig udfordring. Efterhånden som en [miniaturecomputer]s længde krymper, falder dens volumen kubisk, hvilket betyder, at batterikapaciteten falder hurtigt, påpeger han - et problem, som Dutta står over for i sit projekt, der designer radioudstyrede sensorer på kun én kubikmillimeter store.

Karimi er enig i, at batterier er et problem, og siger, at Freescale arbejder sammen med partnere, der udvikler komponenter til energihøst - af varme, radiobølger eller lys - der kan drive meget små enheder.

Freescale er ikke det eneste chipfirma, der ser potentielt overskud i at levere chips til en ny bølge af sensorer og andre små computere, der leverer data til internettet. Virksomhedens KL02-chip er baseret på et design annonceret af ARM sidste år som verdens mest energieffektive mikroprocessor, som andre virksomheder også giver licens på. Karimi siger dog, at RCP-emballageteknologien, der er afgørende for Freescales ambitioner, er beskyttet af patenter.

Opdateret 29/05/2013
Den originale version af denne artikel sagde, at Freescale ville tilføje Wi-Fi til sine kompakte chips senere i år. Faktisk skal der tilføjes andre trådløse teknologier, der bruger samme frekvensbånd, men med lavere strømforbrug.

skjule