06.26 世界上最小的“计算机”—比IBM的计算机还要小

世界上最小的“计算机”—比IBM的计算机还要小

图片:密歇根微米粒(M3)在米粒旁边进行缩放

IBM在3月份宣布他们生产了世界上最小的计算机,这让密歇根大学成为了微型计算领域的先驱。

现在,密歇根队已经变得更小了,新装置的测量值仅为0.3毫米,比一粒米还小。

包括2x2x4mm Michigan Mote在内的以前的系统即使在没有外部供电的情况下也能保留编程和数据。拔掉一台台式电脑,一旦电源恢复正常,它的程序和数据仍然存在。但是IBM和现在的密歇根州的这些新型微型设备一旦失电,就会失去所有先前的编程和数据。

"我们不确定他们是否应该被称为电脑。更重要的是他们是否具备所需的最低功能,"电气和计算机工程教授David Blaauw说,他与ECE教授Dennis Sylvester和Jamie Phillips教授、Arthur F. Thurnau教授和ECE教授一起领导了新系统的研发工作。

除了RAM和光伏电池外,新的计算设备还有处理器和无线发射器和接收器。由于它们太小而不具有传统的无线电天线,因此它们通过可见光来接收和传输数据。基站为电源和编程提供光源,并接收数据。

只有IBM的微型计算机大小十分之一的新计算机面临的最大挑战之一是如何在系统封装必须透明的情况下以非常低的功耗运行。来自基站的光线和来自设备自身LED发射的光线可以在其微小的电路中感应电流。

"我们基本上不得不发明新的接近电路设计的方法,这种方法功率同样低,但也可以容忍光线,"Blaauw说。

例如,这意味着交换二极管,可以像微小的太阳能电池一样,用于开关电容器。

另一个挑战是在低功耗运行时实现高精度,这使得许多通常的电信号(如电荷,电流和电压)噪声较大。作为精密温度传感器设计,新器件将温度转换为电子脉冲定义的时间间隔。间隔是在基站发送的稳定时间间隔内片上测量的,然后转换成温度。因此,计算机可以报告极小的区域内的温度,例如一组细胞,误差约为0.1摄氏度。

该系统非常灵活,可以为各种目的重新构想,但由于肿瘤学的需要,该团队选择了精确的温度测量。他们长期以来的合作者,放射学和生物医学工程教授加里卢克想要回答关于肿瘤温度的问题。一些研究表明肿瘤比正常组织炎热,但数据不够稳固,无法对此问题充满信心。温度测量也可能有助于评估癌症治疗。

我们使用这种温度传感器来研究肿瘤与正常组织的温度变化,以及我们是否可以使用温度变化来确定治疗的成功或失败。

"由于温度传感器很小且具有生物相容性,我们可以将它植入老鼠体内,癌细胞在其周围生长,"Luker说。"我们使用这种温度传感器来研究肿瘤与正常组织的温度变化,以及我们是否可以使用温度变化来确定治疗的成功或失败。"

即使在Luker的实验中,Blaauw,Sylvester和Phillips也期待着别人能够找到他们最新的微型计算设备的用途。

"当我们第一次制造我们的毫米系统时,我们实际上并不知道这东西能用于哪些用途。但是一旦我们发布了它,我们就开始收到几十个甚至几十个询问,"Blaauw说。

而这个设备,即密歇根微型Mote,甚至可能会成为世界上最小的计算机 - 这取决于社区决定的是计算机的最低要求。

这项研究将于6月21日在2018年VLSI技术与电路专题讨论会上发布。该论文的标题是"一个0.04mm 3 16nW无线和无电池传感器系统,集成了Cortex-M0 +处理器和用于蜂窝温度测量的光通信"。

这项工作是与三重富士通半导体有限公司和日本富士通电子公司合作完成的。


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