能效比大幅提升!全球最高效ADC芯片问世,历时4年打造完成

能效比大幅提升!全球最高效ADC芯片问世,历时4年打造完成

为了满足人们对闪电般快速的移动技术的需求,科技巨头每年都会推出比以前更快、更强大、电池续航时间更长的设备。

苹果(Apple)和三星(Samsung)这样的公司之所以能年复一年地奇迹般地实现这一目标,一个主要原因是世界各地的工程师和研究人员都在设计更节能的微芯片,同时还能提供高速度。

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近日,美国杨百翰大学(Brigham Young University)的一个团队领导的研究人员就研制出了世界上功率效率最高的高速模数转换器(ADC)芯片。ADC是一种微小的技术,几乎存在于每一个电子设备中,它将模拟信号(如无线电波)转换成数字信号。

杨百翰大学教授Wood Chiang,博士生Eric Swindlehurst和他们的同事们创造的ADC芯片,在10GHz的超宽带无线通信中,只消耗21毫瓦的能量,刷新了世界上的最低功耗纪录——目前的ADC芯片,在相同的速度下一般要消耗数百毫瓦甚至瓦的功率。杨百翰大学制造的ADC芯片,拥有目前全球可用的最高功率效率,它保持了一个可观的利润记录。

Chiang、Swindlehurst和他们的团队将重点放在ADC电路的关键部分——DAC上。DAC是ADC的核心部分,它代表的是ADC的相反方向:数字-模拟转换器。

他们通过调整电容平行板的面积和间距来减少DAC的负载,从而使转换器更快更高效。他们还以不同于传统的方式对单位电容进行分组,将DAC中属于同一位的单位电容分组在一起,而不是将它们交叉排列。这样的操作,将底板的寄生电容降低到三分之一,在提高速度的同时显著降低了功耗。

最后,他们使用了一个自举开关,但对其进行了改进,使其成为双路径,每个路径都可以独立优化。这种方法提高了速度,但不需要额外的硬件,因为它涉及拆分现有的设备和改变线路。

该项目由台湾科技部和一个科技公司财团赞助,历时4年完成——3年设计芯片,1年测试。这个团队包括来自国立阳明交通大学和加州大学洛杉矶分校的合作者,他们在今年早些时候的IEEE固态电路杂志上发表了该项目的细节,Swindlehurst是主要作者。

这个ADC芯片采用28nm CMOS工艺制作,其他可能应用包括自动驾驶汽车(它使用大量的无线带宽)、智能穿戴设备,比如眼镜或智能隐形眼镜,甚至是植入式设备。该装置需要复杂的设计和验证,以确保转换器中的所有数以千计的连接都能正常工作。

“这项工作真的突破了可能性的极限,将为消费者带来很多便利。因为这项技术,你的Wi-Fi会越来越棒,你会有更快的上传和下载速度,在保持电池寿命的同时,你可以在几乎没有延迟的情况下观看4K甚至8K的电视。”

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:https://www.miragenews.com/researchers-create-worlds-most-power-efficient-564647/

https://ieeexplore.ieee.org/document/9360313/

文章来源于互联网:能效比大幅提升!全球最高效ADC芯片问世,历时4年打造完成

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