Новый чип работает четверть тысячелетия на часовой батарейке

Пусть новинка и не предназначена для замены обычных центральных процессоров в компьютерах, она является впечатляющим достижением техники: в режиме сна Phoenix потребляет 29,6 пиковатта (”пико” — 10−12). Благодарить за появление этого микрочипа следует учёных из университета Мичигана (University of Michigan).

Phoenix спроектирован для работы в паре с различными сенсорами, которые большую часть времени “спят”, но регулярно включаются для выполнения измерений и записи результатов. По словам авторов разработки, ранее никто не создавал чипы, ориентированные именно на рекордно низкое потребление в таком режиме — длительный сон с периодическими короткими включениями.

Впрочем, даже в активном режиме новый процессор потребляет на порядок меньше энергии, чем аналогичные по назначению и размерам микросхемы, имеющиеся на рынке, а именно — всего 2,8 пикоджоуля на цикл. А уж в режиме сна разница в “аппетите” между Phoenix и его соперниками и вовсе составляет 30 тысяч раз.

Чип выглядит как квадратик со стороной чуть менее одного миллиметра. На этой площадке разработчики поместили центральный процессор, таймер, память, датчик температуры и ряд других устройств. Но главное — тонкоплёночная батарейка, питающая Phoenix, обладает такими же размерами — около одного квадратного миллиметра.

Это большое достижение, поскольку ранее у сходных чипов для сенсоров аккумуляторы многократно превосходили по размерам саму электронику. А в ноутбуках, для сравнения, батареи превосходят центральный процессор по объёму в 5 тысяч раз, но и то, как все знают, обеспечивают компьютеру лишь несколько часов работы.

Необычайно низкое энергопотребление Phoenix позволяет встроить его в какое-нибудь сооружение, узел машины или медицинский имплантат, после чего — забыть о его питании навсегда.

Скажем, в паре с часовой батарейкой новый чип (теоретически) сможет проработать 263 года, утверждают создатели Phoenix в пресс-релизе университета.

За счёт чего Phoenix столь экономичен? Во-первых, его рабочее напряжение — всего 0,5 вольта, что ниже, чем в обычных процессорах. Во-вторых, авторы продумали архитектуру чипа и стратегию его действий.

Специальный таймер с ультранизким потреблением тока пробуждает чип ото сна каждые 10 минут на одну десятую секунды. За это мгновение чип выполняет 2 тысячи инструкций, а именно: снимает показания подшефного датчика, обрабатывает их, сжимает результат и записывает в память, после чего снова засыпает.

Исследователи из университета Мичигана особо подчёркивают, что сокращение размеров батарейки, прилагаемой к новому чипу с датчиком, позволяет кардинально снизить стоимость всего набора, а это важно, если задача требует размещения тысяч таких сенсоров.