Команда исследователей из Стэнфордского Калифорнийского университета и университета в Беркли создала прототипы сверхминиатюрных коммуникационных модулей, не требующих для собственной работы отдельного источника питания. При размере с муравья они объединяют в себе возможности беспроводной связи, дистанционного сбора данных и их обработки встроенным контроллером. Трудиться такие устройства смогут многие годы, делая собственные функции как по отдельности, так и в составе беспроводных сетей.

Смотрите кроме этого: Intel заявила о создании платформы для Интернета вещей

Компания Intel заявила о создании платформы для Интернета вещей IoT (Internet of Things), которая окажет помощь вторым производителям, среди которых Dell, SAP, Wipro, Accenture и многие другие, стремительнее и несложнее производить новые умные устройства на рынок. Intel будет предоставлять партнёрам собственные программное обеспечение и аппаратные средства. Главной целью платформы IoT есть помощь разработчикам в тестировании и создании устройств, имеющих постоянное подключение к Сети.

С момента первых опытов Попова и Маркони прошло более ста лет. За данный период пара поколений беспроводных устройств снабжали удалённую сообщение людей между собой. Сейчас лишь в сотовых сетях число абонентов превышает 6 млрд.

Следующий этап развития беспроводных разработок обусловлен массовым подключением оборудования, что стало называться «интернет вещей».

В соответствии с последним прогнозам, спрос на модули беспроводной связи вырастет с одного миллиарда в 2012 году до нескольких триллионов в следующем десятилетии. В значительной мере спрос ускоряется возникновением интеллектуальных датчиков, каковые сочетают в себе функции измерения параметров, передачи информации о телеметрии и генерировании управляющих команд. Главным сдерживающим причиной остаются размеры, цена таких устройств и их энергопотребление.

Во многих сценариях применения разместить источник питания будет негде, а заменять его некому.

Размеры независимого чипа для IoT в сравнении с одноцентовой монетой (фото: stanford.edu).

В лаборатории Стэнфордского университета удалось создать первый модуль беспроводной связи на одном чипе, в котором сочетаются нужные требования к миниатюрности, низкой себестоимости и автономности.

Новые чипы беспроводной связи предназначены для удовлетворения растущего спроса на средства и интеллектуальные датчики дистанционного управления. С ними связывают развитие интернета вещей и возможность руководить чем угодно через web-интерфейс. «Это всецело независимое устройство размером с муравья, – комментирует доцент кафедры электротехники Стэнфордского университета и основной разработчик прототипа Амин Арбабьян. – Они весьма недороги в производстве и не требуют батарей».

Все компоненты первой схемы были созданы под микроскопом. За счёт высокой степени интеграции удалось добиться рекордно низких показателей энергопотребления. Для поддержания работоспособности им достаточно нескольких микроватт.

Такую мощность возможно взять из энергии радиоволн, присутствующих фактически везде.

Фрагмент прошлого изображения чипа, увеличенный в 55 раз (фото: Amin Arbabian / Stanford University).

Трудящийся прототип был представлен на проходившем на Гавайях симпозиуме по разработкам СБИС. По словам разработчиков, большинство инфраструктуры для дистанционного сотрудничества людей и техники уже создана. У нас имеется интернет, через что возможно передавать эти в мире. Произведены миллионы стационарных компьютеров и мобильных гаджетов, с которых мы отправляем команды и контролируем их исполнение.

Чего пока не хватает, так это удобных для интеграции контроллеров с беспроводным интерфейсом. Они должны быть как возможно миниатюрнее и дешевле, дабы их было легко и не накладно установить в любое устройство.

Низкое энергопотребление – ещё одно ответственное уровень качества, делающее вероятным не просто долгую работу, но и полный отказ от классических источников питания. Приобретать энергию для независимых устройств предлагали от механических колебаний и перепадов температуры, энергии радиоволн и солнечного света. При чипов для беспроводной связи последний вариант выглядит самым логичным.

Его габариты не разрешают разместить ни солнечную батарею, ни более сложные совокупности утилизации энергии, рассеянной в окружающем пространстве.

«Как вы обеспечите действенную двустороннюю сообщение с каждой лампочкой, которой желаете руководить удалённо? – задаёт вопросы докладчик присутствующих на симпозиуме. – Лишь интегрировав в неё соответствующий беспроводной чип, что обязан стоить всего пара пенни». Себестоимость в этом случае – один из определяющих факторов, потому, что речь заходит о триллионах всевозможных устройств.

Прототип независимого чипа с беспроводным интерфейсом (фото: vlsisymposium.org).

От идеи до создания прототипа прошло три года. Амин Арбабьян начал работу над проектом в 2011 году, в то время, когда он заканчивал аспирантуру. Помогали ему супруга Марьям Табеш и доктор наук Али Никнеяд – директор НИИ беспроводных разработок Калифорнийского университета в Беркли.

При создании столь миниатюрного чипа требовались свежие идеи, исходя из этого фактически все разработки велись с нуля. «В прошлом, в то время, когда люди думали о миниатюризации приёмопередатчиков, они исходили из идеи сокращения размеров известных компонентов», – пояснил Амин. Подход его группы был иным. Они создали всю совокупность в едином кремниевом чипе не смотря на популярные ответы.

Чип под микроскопом. Его увеличенное изображение выводится на экран справа (фото: stanford.edu).

Уверенности придавали удачи сотрудников из Университета штата Вашингтон в Сиэтле, каковые также создавали средства для беспроводной коммуникации с потребляемой мощностью менее десяти микроватт. Но вашингтонская разработка была по собственной сути значительно несложнее. Группе Амина требовалось приспособить эти подходы к работе более интеллектуальных устройств.

Главные неприятности касались сложности сочетания требуемых черт. Предварительные расчёты показывали, что размеры антенн должны быть в десять раз меньше, чем в модуле Wi-Fi обычного смартфона. Наряду с этим трудились бы они на частоте 24 и 60 ГГц.

Простые транзисторы не в состоянии обеспечить такую скорость обработки сигналов.

Спустя три года попыток обойти указанные ограничения, все нужные компоненты удалось создать и разместить в одном чипе. Приемная антенна, фильтр электромагнитных помех, преобразователь энергии, процессор и передающая антенна для трансляции релейных сигналов – всё на одном кристалле размером менее 3,5?1,5 мм. Потребляемая мощность образовывает 1,5 мкВт, а большая скорость передачи данных – 12 Мбит/с.

Тестирование чипа (фото: stanford.edu).

Для партии опытных образцов исследователи обращались к различным производителям полупроводниковых устройств. Заказ приняла французская компания STMicroelectronics. На её заводе было произведено сто «радиомодулей-на-чипе».

В собственной презентации разработчики применяли эти прототипы как подтверждение концепции. Было продемонстрировано, что устройства смогут принимать радиосигналы, утилизировать энергию радиоволн, делать разные команды и отправлять отчёт о выполненных руководствах.

Радиус действия каждого независимого чипа оценивается в полметра, но он бывает расширен за счёт формирования беспроводной сети, в которой другие подобные чипы временно употребляются в качестве ретрансляторов сигнала.

Создатель: Андрей Васильков

Случайная статья:

• Умные светодиодные лампочки: что может предложить рынок?
• История пульсометров

«Интернет вещей 2017: новые горизонты»

Похожие статьи:

• Конструкционные материалы для нового витка технологий

  В русских хозяйствах иногда возможно отыскать необычные вещи. Вот лежащая в багажнике легкая и прочная лопата из крылатого металла титана. Вот забившиеся…

• 131 Ссылка про iot: как быть в курсе интернета вещей

  Интернет вещей (Internet of Things, IoT) — сеть физических объектов, оснащенных разработками для сотрудничества между собой и внешней средой.Существует…

• Lg будет выпускать чипы для своих топовых смартфонов

  Пара информационных источников в сети информируют, что компания LG в скором будущем представит вниманию пользователей новый процессор собственной…