Gezocht voor het internet der dingen: ant-sized computers

Als internet overal moet komen - van de pillen die je slikt tot de schoenen aan je voeten - dan zullen computers een stuk kleiner moeten worden. Een nieuwe microchip die twee millimeter in het vierkant is en bijna alle componenten van een piepklein werkende computer bevat, is een veelbelovend begin.

Minicomputer: De kleine KL02-microcontroller, gemaakt door Freescale, is gemaakt om inslikbare draadloze computers mogelijk te maken en bevat een energiezuinige processor, geheugen en RAM.

De KL02-chip , gemaakt door vrije schaal , is aan elke kant korter dan de meeste mieren lang zijn en propt geheugen, RAM, een processor en meer. Het ontstaan ​​van de chip was een klant die om hulp vroeg bij het maken van een draadloos apparaat dat klein genoeg was om gemakkelijk te worden ingeslikt en goedkoop genoeg om als verteerbaar te worden beschouwd. Freescale biedt de chip nu aan voor algemene verkoop en begint ook aan een R&D-push om meer kleine computers te maken die ook sensoren en draadloze gegevensverbindingen bevatten.

Het internet der dingen gaat uiteindelijk over services, zoals je thermostaat die verbinding maakt met internet en weet wanneer je thuiskomt, zegt Kaivan Karimi, directeur van de wereldwijde strategie voor microcontrollers bij Freescale, maar de technologie waarop deze [services] zijn gebaseerd, is ingebed verwerking en sensoren.

Als geconnecteerde sensoren over de hele wereld om ons heen moeten worden verspreid, moeten die technologieën in omvang, stroomverbruik en prijs krimpen, zegt Karimi. Freescale gokt erop dat een van de beste manieren om dat te doen, is om componenten zoals processors, geheugen, sensoren, radio's en antennes in één enkele chip te integreren, die normaal gesproken over een printplaat zouden worden verdeeld.

Freescale zal later dit jaar beginnen met het aanbieden van de KL02, en enkele iets grotere microcontrollers, met Zigbee of low-power Bluetooth-draadloos geïntegreerd. Draadloze connectiviteit wordt toegevoegd door het lef van een radiochip toe te voegen aan de huidige ontwerpen. Het bedrijf werkt ook aan het samen verfijnen van de technologie voor het verpakken van chips en andere componenten om veel meer computers op millimeterschaal mogelijk te maken.

Al deze heterogene dingen moeten samenkomen en geïntegreerd worden, zegt Karimi, maar we moeten uitzoeken hoe deze componenten naast elkaar kunnen bestaan ​​zonder hun prestaties te verminderen.

Sensoren en andere componenten dicht bij elkaar brengen zorgt voor uitdagingen omdat ze elk hun eigen soort elektronische ruis produceren die de werking van andere componenten kan verstoren. Het is een gebied van chiptechnologie dat ineens belangrijker is dan verwerkingskracht, zegt Karimi. Het is een verpakkingsoefening, geen probleem van de wet van Moore, en de ultieme geminiaturiseerde versie vereist andere soorten verpakkingstechnologie dan we in het verleden hebben gebruikt.

Een uitdaging bij het ontwerpen van compacte chips is dat flashgeheugen, het soort dat in smartphones wordt aangetroffen, interferentie veroorzaakt voor radiochips. In chips die te klein zijn om het probleem te vermijden, ontwerpen de technici van Freescale kleine kooien van Faraday rond het geheugen om deze elektronische ruis op te sluiten.

Freescale gokt erop dat een technologie genaamd herverdelende chipverpakking (RCP), grotendeels intern ontwikkeld, het mogelijk zal maken om soortgelijke problemen op te lossen. Het wordt al enkele jaren gebruikt in verdedigingssystemen die zeer compacte elektronica nodig hadden die bestand was tegen extreme hitte en druk. Het is geen futuristische technologie, omdat delen ervan al in heel specifieke toepassingen bestaan, zegt Karimi. Het maakt pakketten met een zeer kleine footprint mogelijk, en we zullen deze technologie zien migreren naar consumenten-, industriële en auto [gebruik].

RCP maakt het ook mogelijk om componenten en chips op elkaar te stapelen; een mogelijkheid die wordt onderzocht, is het proces te gebruiken om antennes en radiocircuits in chips te integreren.

Dergelijke verpakkingen op wafelschaal komen in de buurt van 'smart dust'-ontwerppunten, zegt Prabal Dutta , een assistent-professor aan de Universiteit van Michigan, verwijzend naar het idee dat zeer goedkope, kleine sensoren uiteindelijk als stof zouden kunnen worden verspreid om gegevens te verzamelen.

Dutta wijst er echter op dat de verpakking alleen niet alle problemen bij het maken van kleine, multifunctionele computers kan oplossen, en zegt dat er werk nodig zal zijn aan de componenten die samen worden verpakt. Alle systeemcomponenten - detectie, computergebruik, draadloze communicatie, gegevensopslag en stroomconversie, hebben zorgvuldige aandacht nodig, zegt Dutta, waarbij stroomverbruik een bijzondere uitdaging is. Naarmate de lengte van een [miniatuurcomputer] krimpt, neemt het volume kubisch af, wat betekent dat de batterijcapaciteit snel daalt, wijst hij erop - een probleem waarmee Dutta wordt geconfronteerd in zijn project om met radio uitgeruste sensoren te ontwerpen die slechts één kubieke millimeter groot zijn.

Karimi is het ermee eens dat batterijen een probleem zijn, en zegt dat Freescale samenwerkt met partners die componenten voor het oogsten van energie ontwikkelen - van warmte, radiogolven of licht - die zeer kleine apparaten van stroom kunnen voorzien.

Freescale is niet het enige chipbedrijf dat potentiële winst ziet in het leveren van chips voor een nieuwe golf van sensoren en andere kleine computers die gegevens naar het internet sturen. De KL02-chip van het bedrijf is gebaseerd op een ontwerp aangekondigd door ARM vorig jaar als 's werelds meest energie-efficiënte microprocessor, die ook door andere bedrijven in licentie wordt gegeven. Karimi zegt echter dat de RCP-verpakkingstechnologie die cruciaal is voor de ambities van Freescale, wordt beschermd door patenten.

Bijgewerkt 29-05-2013
In de originele versie van dit artikel stond dat Freescale later dit jaar wifi aan zijn compacte chips zou toevoegen. Er moeten zelfs andere draadloze technologieën worden toegevoegd die dezelfde frequentieband gebruiken maar met een lager stroomverbruik.

zich verstoppen