• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Oszczędne chipy komputerowe stają się coraz mniejsze

    27.08.2013. 15:27
    opublikowane przez: Redakcja

    Nie tak dawno temu komputer zajmował cały pokój, a radioodbiorniki były wielkości pralek. W ciągu ostatnich kilku dekad urządzenia elektroniczne znacznie się skurczyły i należy się spodziewać kontynuacji tego trendu, który pozwala uzyskiwać ogromne oszczędności w kosztach i energii oraz wzrost prędkości.

    Kluczem do kurczących się urządzeń jest teraskalowa technika komputerowa, wykorzystująca ultraszybką technologię pojedynczych mikrochipów, które wykonują tryliony operacji na sekundę.

    Dzięki teraskalowej technologii komponenty półprzewodnikowe, wykorzystywane w układach scalonych wszelkiego rodzaju urządzeń, będą mogły mierzyć w ciągu kilku lat mniej niż 10 nanometrów. Mając na uwadze fakt, że jeden nanometr to mniej niż jedna biliardowa metra, urządzenia elektroniczne mogą stać się zdecydowanie mniejsze, a przez to zużywać będą znacznie mniej energii niż obecnie - to osiągnięcie zrewolucjonizuje sektor elektroniki.

    Mimo postępu technologia produkcji tych ultramałych urządzeń ma przed sobą jeszcze długą drogę do osiągnięcia niezawodności. Aby przyspieszyć prace, dofinansowany ze środków unijnych projekt TRAMS (Teraskalowe, niezawodne i adaptacyjne systemy pamięci) ma podnieść niezawodność poprzez udoskonalenie konstrukcji chipów.

    Zespół TRAMS przeprowadził dogłębne analizy zmienności i niezawodności w celu opracowania układów scalonych, które będą znacznie mniej podatne na błędy. Nowe modele układów zapewniają niezawodne systemy pamięci opracowane na bazie obecnych, zawodnych nanourządzeń.

    Główne wyzwanie polegało na opracowaniu niezawodnego, energooszczędnego i taniego układu za pomocą rozmaitych nowych technologii na bazie pojedynczych tranzystorów o docelowej wielkości poniżej pięciu nanometrów.

    Zespół przestudiował wiele technologii i materiałów, które mogłyby pomóc w urzeczywistnieniu teraskalowej technologii komputerowej. Pośród nich należy wymienić:

    - nanorurki węglowe (bardzo małe nanostruktury cylindryczne w technologii grafenowej);
    - nowe geometrie tranzystorów, takie jak FinFET;
    - najnowocześniejsze nanoprzewody, które zapewniają niezwykle zaawansowane możliwości tranzystorowe do zastosowania w nowej generacji urządzeń elektronicznych.

    Na bazie modeli naukowcy przeanalizowali niezawodność - od technologii po układ.

    Oczekuje się, że poczynione postępy przedefiniują dzisiejszy standard "komplementarnych półprzewodników metal-tlenek" (CMOS). Dorobek zespołu pomoże europejskim producentom opracować urządzenia CMOS poniżej granicy 16 nanometrów. Największym wyzwaniem będzie zmniejszenie urządzeń CMOS do rozmiaru poniżej pięciu nanometrów - osiągnięcie, które teraz zaczyna wydawać się możliwe.

    Od komunikacji, poprzez bezpieczeństwo, po transport i przemysł, przyszłe urządzenia na bazie CMOS przeobrażą technologię, z której dzisiaj korzystamy, przekładając się na zasadnicze oszczędności energii i kosztów.

    W skład konsorcjum TRAMS wchodzą uczelnie i przedsiębiorstwa z Belgii, Hiszpanii i Zjednoczonego Królestwa. Projekt, którego koordynatorem był Universitat Politècnica de Catalunya z Hiszpanii, otrzymał dofinansowanie ze środków unijnych w wysokości niemal 2,5 mln EUR. Zespół zakończył prace w grudniu 2012 r.
    Za: CORDIS


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) – technologia produkcji tranzystorów polowych z izolowaną bramką i obwodów układów scalonych. Jest to aktualnie podstawowa technologia produkcji większości układów scalonych stosowanych w komputerach i stanowi element technologii CMOS. Postęp techniczny - proces zmian rozwojowych techniki wyrażający się przez wprowadzenie do procesu produkcji nowych, udoskonalonych maszyn, urządzeń, narzędzi i nowych technologii oraz przez wykorzystanie w sposób doskonalszy istniejących zasobów. EITT (EIB/KNX Interworking Test Tool) - program do testowania zgodności urządzeń magistralnych ze standardem komunikacji systemu EIB/KNX, wykorzystywany przede wszystkim przez producentów takich urządzeń do testowania aplikacji oraz certyfikacji. Oprogramowanie EITT pozwala na przykład na wysyłanie wadliwych telegramów, co daje możliwość sprawdzenia odporności urządzeń na tego rodzaju niekorzystne zjawiska, mogące wystąpić w realnie funkcjonującej sieci sterowania. Mozliwe jest również sprawdzenie zgodności aplikacji urządzeń ze standardami ESI.

    NCS (ang. NanoPierce Connection System) to opracowany przez firmę NanoPierce Technologies system montażu układów scalonych, w którym zamiast tradycyjnych "nóżek" wykorzystuje się specjalne obudowy z kryształkami krzemu. Umożliwia to zmniejszenie obudów "kości" do rozmiaru znajdujących się w nich kryształów krzemu. Zbędne stają się w ten sposób tradycyjne "nóżki", których liczba decyduje w pewnym stopniu o wielkości całego układu. Nowy sposób montażu - NCS - polega na zastosowaniu mikroskopijnych pól kontaktowych - zarówno na obudowie, jak i płytce drukowanej urządzenia elektronicznego. Powierzchnię kontaktu pokrywa się cienką warstwą proszku diamentowego oraz kleju, zapewniającego niezbędną odporność mechaniczną połączenia. Po lekkim dociśnięciu układu scalonego do płytki, kryształki diamentu wbijają się w metal, zapewniając przepływ prądu elektrycznego między obiema powierzchniami. Jak informują przedstawiciele NanoPierce, dzięki ich metodzie układy scalone mogą stać się nawet 10-krotnie mniejsze niż dotychczas, co z pewnością wpłynie na wielkość samych urządzeń elektronicznych oraz komputerów. Miniaturyzacja to występujący w technologii ciągły trend w kierunku zmniejszania rozmiarów urządzeń mechanicznych, optycznych i elektronicznych przy zachowaniu ich pełnej użyteczności. Jest on szczególnie widoczny w elektronice, gdzie wielkość i liczba elementów ma największy wpływ na wielkość i cenę produktu. W efekcie miniaturyzacja układów elektronicznych doprowadziła do rozwoju scalonych układów półprzewodnikowych. Układy te mogą zawierać wiele milionów elementów elektronicznych w jednej obudowie. Przykłady wysoko zminiaturyzowanych układów scalonych to m.in:

    Azul Vega 2 – Pierwszy na świecie 48-rdzeniowy, 64-bitowy procesor opracowany przez firmę Azul. Procesor został wykonany w technologii CMOS 90 nm, z dziewięciowarstwowym łączem typu copper/low-k. Integracja automatyki (integracja systemów automatyki przemysłowej) – ogół prac związanych z automatyzacją procesów przemysłowych: od projektowania, ewentualnie doboru urządzeń lub elementów systemu, przez montaż, po wdrożenie i uruchomienie urządzeń lub systemów do kontroli i sterowania pracą innych urządzeń technicznych, a także włączanie tych urządzeń lub systemów do współpracy z już funkcjonującymi systemami automatycznymi i informatycznymi.

    Z-Wave − protokół bezprzewodowy służący do połączenia w jedną, zdalnie sterowaną sieć wykorzystywany w systemach inteligentnego zarządzania budynkiem.
    Ideą protokołu z-wave jest synchronizacja urządzeń automatyki domowej w topologii mesh, tak zwanej sieci kratowej. Każde urządzenie komunikuje się z centralą inteligentnego zarządzania będąc zarazem przekaźnikiem sygnału dla innych urządzeń. Umożliwia to zbudowanie bezprzewodowej sieci zarządzania budynkiem o cztery razy większym zasięgu niż zasięg połączenia pomiędzy dwoma urządzeniami z-wave. Wyjątkiem są urządzenia zasilane bateryjnie, które za względu na oszczędność źródła zasilania mają wyłączoną możliwość przekazywania sygnału. System charakteryzuje się cechą która umożliwia instalację inteligentnego zarządzania budynkiem, nie wymagającą ingerencji w strukturę budynku i instalację elektryczną.
    Urządzenie upustowe – to w hydrotechnice element budowli hydrotechnicznej, umożliwiające przeprowadzenie wód przez stopień wodny oraz regulację wielkości przepływu. Na jednym stopniu piętrzącym często stosuje się różne urządzenia upustowe. Zestaw urządzeń upustowych dla danego stopnia wodnego projektuje się tak, aby mogły przeprowadzić określoną wielkość przepływu, tj. przepływu powodziowego o określonym prawdopodobieństwie wystąpienia. Część urządzeń upustowych danego stopnia powinna zapewniać możliwość przeprowadzenia różnych ciał stałych, np. kry lodowej, śryżu czy innych pływających przedmiotów, a także rumowiska (upusty płuczące). Ponadto stosuje się urządzenia upustowe umożliwiające całkowite opróżnienie zbiornika. Urządzenia upustowe mogą być wyposażone w zamknięcia lub być urządzeniami bez zamknięć eksploatacyjnych. Stosowane są następujące podstawowe rodzaje urządzeń upustowych:

    Redundancja zasilania - zainstalowanie większej niż to konieczne (z punktu widzenia technicznego) liczby urządzeń zasilających dla zapewnienia niezbędnej wartości mocy zapotrzebowanej pozwalające na zwiększenie niezawodności dostaw energii elektrycznej do zasilanych odbiorników.

    Mediokomputer – określenie grupy urządzeń z zakresu małej informatyki i średniej techniki obliczeniowej, obejmuących małe komputery wraz z zestawem urządzeń zewnętrznych zapewniających obsługę małych i średnich przedsiębiorstw w zakresie przetwarzania danych lub wchodzące w skład II peryferii dla dużych systemów komputerowych. Pojęcie to stosowano niegdyś w odniesieniu do klasy komputerów obejmujących mikrokomputery i minikomputery, a więc urządzeń o znacznie mniejszej mocy obliczeniowej, wydajności, szybkości, wielkości pamięci operacyjnej i zewnętrznej oraz konfiguracji urządzeń zewnętrznych, a także ceny, w porównaniu do dużych systemów komputerowych (np. Mainframe).

    Urządzenie wielofunkcyjne (ang. MFP – Multi Function Product) – urządzenie będące najczęściej połączeniem drukarki, skanera i faksu, zazwyczaj współpracujące z komputerem, choć możliwa jest też praca niezależna – jako kopiarka lub faks. Drukarka wchodząca w skład urządzenia jest najczęściej atramentowa, droższe modele wyposażane są w ustrój laserowy. Nazwa odnosi się także do innych kategorii sprzętów, poza komputerami, jak sprzęt RTV i AGD, do których zaliczają się urządzenia wielofunkcyjne łączące kilka urządzeń i spełniających różne funkcję przy pomocy jednego urządzenia. Przykładowo robot kuchenny, urządzenia gastronomiczne. Ze względu na uniwersalność urządzenia takie nazywane są potocznie kombajnami. Standard RS-232 opisuje sposób połączenia urządzeń DTE (ang. Data Terminal Equipment) tj. urządzeń końcowych danych (np. komputer) oraz urządzeń DCE (ang. Data Communication Equipment), czyli urządzeń komunikacji danych (np. modem). Standard określa nazwy styków złącza oraz przypisane im sygnały a także specyfikację elektryczną obwodów wewnętrznych. Standard ten definiuje normy wtyczek i kabli portów szeregowych typu COM. Standard RS-232 (ang. Recommended Standard) opracowano w 1962 roku na zlecenie amerykańskiego stowarzyszenia producentów urządzeń elektronicznych (Electronic Industries Alliance) w celu ujednolicenia parametrów sygnałów i konstrukcji urządzeń zdolnych do wymiany danych cyfrowych za pomocą sieci telefonicznej.

    ROM-DOS system operacyjny kompatybilny z DOS zaprojektowany do używania w systemach wbudowanych. Jego głównym przeznaczeniem są wszelkiego typu komputery osobiste i przemysłowe, urządzenia pomiarowe, urządzenia sterujące w przemyśle, urządzenia kontrolne i pomiarowe, kasy sklepowe, bankomaty oraz wszelkiego typu automatyka przemysłowa. W Polsce wykorzystywany jest m.in. przez producentów sprzętu medycznego, aparatury do sterowania obrabiarkami, urządzeń sterujących i pomiarowych w energetyce. Instytut Technik Innowacyjnych EMAG jest instytutem badawczym zajmującym się kompleksowym opracowywaniem a także wdrażaniem nowoczesnych urządzeń, systemów oraz technologii. Realizator prac naukowych, badawczo-rozwojowych, konstrukcyjnych i ekspertyz w zakresie elektrotechniki, automatyki przemysłowej, telekomunikacji, systemów monitorowania i urządzeń bezpieczeństwa, systemów sterowania procesami, informatyki technicznej, sieciowych systemów informacyjnych, racjonalnego użytkowania paliw i energii oraz ochrony środowiska. Ofertę EMAG-u uzupełniają: badania specjalistyczne, atestacyjne i certyfikacyjne przeprowadzane w Centrum Badań i Certyfikacji (m.in. w unikatowej Pracowni Badań Kompatybilności Elektromagnetycznej) posiadającym akredytacje PCA, małoseryjna produkcja aparatury i urządzeń oraz usługi serwisowe. EMAG posiada własny ośrodek szkolenia oraz wydaje własne czasopismo naukowo-techniczne "Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa", poradniki, instrukcje i monografie. EMAG to lider wielu segmentów rynku - m.in. w zakresie aparatury i systemów bezpieczeństwa i monitorowania zagrożeń naturalnych, systemów automatyki kontroli parametrów jakościowych węgla. Misją i głównym celem Instytutu EMAG jest opracowywanie nowych innowacyjnych rozwiązań oraz doskonalenie istniejących urządzeń, technologii i systemów przyczyniających się do poprawy efektywności procesów produkcyjnych, wzrostu bezpieczeństwa pracy i jakości życia. Siedziba Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG mieści się w Katowicach.

    Dodano: 27.08.2013. 15:27  


    Najnowsze