Новые технологии производства микросхем могут в 100 раз снизить энергопотребление электронных устройств

Современные компьютеры в тысячи раз экономичнее своих недавних предшественников. Совсем недавно аналог современного настольного компьютера занимал огромное помещение и требовал питания от отдельного силового трансформатора. Но современные конструктивные и технологические решения в производстве микросхем позволяют ужесточить требования к потреблению энергии персональными компьютерами, сотовыми телефонами, электронными часами. Речь идет о возможности работы микросхем на нижних порогах напряжения.

Теоретически нижний порог напряжения в широко распространенных КМОП структурах составляет 36 mV. Работа современных микросхем обеспечивается напряжением питания 0,8-1 V и выше. Снижение порога рабочего напряжения ограничивается требованиями к частоте работы устройств. С понижением напряжения до 200 mV до 10 раз падает предельная частота работы микросхемы и резко возрастают функциональные отказы.

До сих пор эта проблема казалась непреодолимой. Но разработка новых топологий микросхем и применение технологий, позволяющих повысить частоты работы и надежность ключевых элементов, позволили снизить рабочее напряжение на микросхеме до 400-500 mV, при сохранении основных рабочих характеристик. При этом энергопотребление резко снизилось, что позволило приступить к освоению производства микросхем, не требующих для охлаждения дополнительной вентиляции.

Руководитель группы разработчиков Рональд Дреслинский из Мичиганского университета считает, что разработанные технологии в перспективе позволят обеспечить работу микросхем на напряжении 200 mV, что позволит сократить потребление энергии микрочипом в 100 раз. Это позволит применять новые микросхемы в устройствах с питанием от новых источников питания, которые могут обеспечить очень большой срок эксплуатации без замены источника питания. Весьма перспективной считается возможность использования таких микросхем в биоимплантантах.