美國(guó)制成超低能耗集成電路

時(shí)間：2011-08-18 13:59:14

關(guān)鍵字：集成電路振動(dòng) 電池植入式

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[導(dǎo)讀]美國(guó)弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的科學(xué)家日前宣稱(chēng)，他們開(kāi)發(fā)出一種或許是世界上能耗最低的集成電路。這種電路所需的能量極少，甚至沒(méi)有必要為其安裝電池，從周?chē)h(huán)境獲取的微量能量就已足夠維持運(yùn)行。研究人員稱(chēng)，該技術(shù)有望在

美國(guó)弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的科學(xué)家日前宣稱(chēng)，他們開(kāi)發(fā)出一種或許是世界上能耗最低的集成電路。這種電路所需的能量極少，甚至沒(méi)有必要為其安裝電池，從周?chē)h(huán)境獲取的微量能量就已足夠維持運(yùn)行。研究人員稱(chēng)，該技術(shù)有望在植入式醫(yī)療設(shè)備、浮標(biāo)和環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。相關(guān)論文發(fā)表在美國(guó)《應(yīng)用物理快報(bào)》雜志上。

這種電路使用了一種被稱(chēng)為“多鐵性材料”的特殊復(fù)合材料，由壓電材料和磁致伸縮的納米磁鐵組成。這種結(jié)構(gòu)的材料能夠?qū)h(huán)境中的機(jī)械能或振動(dòng)轉(zhuǎn)化為運(yùn)行所需的能量，從而實(shí)現(xiàn)從環(huán)境取電的功能。

在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸上，與用接通和斷開(kāi)來(lái)表示0和1的傳統(tǒng)電路不同，這種集成電路利用自旋電子學(xué)中電子自旋的兩種狀態(tài)來(lái)代表二進(jìn)制中的兩個(gè)基礎(chǔ)代碼。因此，整個(gè)切換過(guò)程中該設(shè)備只需要非常小的能量。

研究人員稱(chēng)，由于選用了這些特殊材料，整個(gè)電路所需的能量只有0.4阿焦耳（1阿焦耳=10－18焦耳），這個(gè)數(shù)字比傳統(tǒng)晶體管要小4個(gè)數(shù)量級(jí)。這種設(shè)計(jì)可創(chuàng)造超低功耗、高密度、非易失性的存儲(chǔ)器和邏輯芯片。

該技術(shù)在很多領(lǐng)域都有著潛在的應(yīng)用前景，如在植入式醫(yī)療設(shè)備中使用時(shí)，可省去電池模塊，從患者身體運(yùn)動(dòng)中即可獲取能量；這種技術(shù)同樣可以用在海上浮標(biāo)的計(jì)算機(jī)中，海浪將是其源源不斷的能量來(lái)源。此外，由這種技術(shù)制成的處理器還適用于制造用來(lái)檢測(cè)建筑或橋梁狀態(tài)的傳感器，建筑或橋梁的自然振動(dòng)或來(lái)往車(chē)輛都能為其提供能量。