Ett batterilöst sensorchip för Internet of Things

Löftet om Internet of things är på sätt och vis passivitet. Våra hem och kontor kommer att övervaka oss och svara på våra behov utan instruktioner. Men för att små trådlösa sensorer över hela oss och våra saker verkligen ska vara genomförbara måste vi ersätta dagens strömbehövande enheter med mer självförsörjande alternativ.

Lågeffektchip: PsiKicks första lågeffektschip körs på skördad energi. Den innehåller bara en delmängd av komponenter som företaget planerar att införliva på sitt första kommersiellt tillgängliga chip.

En ny typ av mikrochipsdesign med ultralåg effekt kan hjälpa till att göra detta möjligt.

Normalt är transistorerna i kretsar antingen på, med ström som flyter genom dem, eller av, utan att någon ström flyter genom dem, beroende på om deras spänningsförsörjning är över eller under ett visst tröskelvärde. I verkligheten läcker dock en liten mängd ström genom de flesta transistorer även när de är tekniskt avstängda. För vissa uppgifter kan chips designas för att dra fördel av detta fenomen och använda denna ström, vilket dramatiskt minskar deras behov av att byta till ett mer energikrävande tillstånd.

En Virginia-baserad startup heter PsiKick utvecklar ett sådant mikrochip för enkla avkänningsuppgifter. Beroende på applikationen förbrukar den mellan 1 och 0,1 procent av kraften hos jämförbara chips på marknaden, säger PsiKicks grundare David Wentzloff .

Wentzloff och medgrundare Benton Calhoun gjorde sitt examensarbete tillsammans i Anantha Chandrakasan Energieffektiva kretsar och system lab vid MIT. De två fortsatte med att bli professorer vid University of Michigan respektive University of Virginia, men fortsatte sitt samarbete. Startupen planerar att sälja sina första marker 2015.

Wentzloff och Calhoun är inte de enda som utvecklar så kallade sub-threshold-mikrochips. Andra som utforskar konceptet inkluderar ARM Holdings, det brittiska mikrochipföretaget som licensierar konstruktioner för många mobila processorer, och IMEC, ett mikroelektroniskt forskningscenter baserat i Belgien.

Att kräva så lite ström betyder att PsiKicks chip kan fungera även med de små mängderna ström som kan rensas utan att använda ett batteri. Wentzloff och Calhoun har testat sin chipdesign i en bärbar EKG-monitor som körs helt på kroppsvärme. Tack vare andra energibesparande tekniker krävde enheten 0,1 procent av den ström som förbrukades av en typisk EKG-monitor, säger Wentzloff.

I framtiden kan energin komma från en liten solpanel; en antenn som samlar in omgivande radiovågsenergi; ett termoelektriskt material som absorberar kroppsvärme; eller piezoelektriska enheter som samlar energi från rörelse.

Luis Ceze , en docent i datavetenskap och teknik vid University of Washington, säger att han har följt Wentzloffs och Calhouns arbete och tycker att deras teknik har lovat.

Om du faktiskt kan dra igång att designa enheter som fungerar med att skörda energi, öppnar det upp för otroligt många applikationer, säger Ceze. Det pekar mot en trend som jag tror kommer att bli otroligt spännande.

Dölj