СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2015

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2015 Новости мира News of the World Новости мира Скоро: адаптивные чипы с переконфигурируемыми электронными схемами Область адаптивной и переконфигури- руемой электроники из-за её чрезвычай- но широких возможностей является пред- метом повышенного интереса как со сто- роны исследователей, так и со стороны производителей электроники. Представьте себе единственный чип, способный выпол- нять задачи, решаемые обычно при помо- щи отдельных чипов, имеющих различные электронные схемы. В случае необходимо- сти такой чип может стать обработчиком аудиоинформации, а в следующий момент его схема может быть переориентирована на обработку изображений. Такой подход позволит сделать габариты различных элек- тронных устройств ещё компактнее, а так- же существенно снизить количество потре- бляемой ими энергии. Кроме того, данный подход позволит соз- давать чипы, обладающие высочайшим уровнем надёжности. Даже в случае выхода из строя некоторых компонентов схема чипа может быть перестроена таким образом, что он сможет продолжать функционировать, используя неповреждённые компоненты, пусть и с некоторой потерей производи- тельности. «Это является крайне эффек- тивным методом поддержания устройств в работоспособном состоянии, особенно когда эти устройства находятся в трудно- доступных местах. К примеру, в глубинах космоса», – рассказывает исследователь из Швейцарского федерального политехни- ческого университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) Лео Макджилли (Leo McGilly). Основой такой многообещающей техно- логии являются так называемые сегнето- электрические материалы, в которых можно создавать токопроводящие и диэлектриче- ские области. Эти токопроводящие области получаются при воздействии на материал электрическим полем с особыми параме- трами. При этом некоторые атомы кристал- лической решётки материала меняют своё местоположение, что приводит к кардиналь- ному изменению электрических свойств материала. Используя современные техно- логии, можно создать на поверхности сегне- тоэлектрического материала токопроводя- щие «тропы» шириной в несколько атомов. Единственная и главная проблема заклю- чается в том, что до последнего времени не было технологий точного управления фор- мированием и положением токопроводящих участков материала. Отсутствующий метод управления токо- проводящими участками и был разработан учёными из EPFL. Основой этого метода является многослойная структура матери- ала, который состоит из платиновых сло- ёв снаружи и слоя сегнетоэлектрического материала внутри «сэндвича». «Воздействуя электрическими поля- ми на локальные участки сегнетоэлектри- ческого материала, мы создаём токопро- водящие «тропы» в любом месте. Кроме этого, мы можем динамически их переме- щать и разрушать, используя отрицательное электрическое поле, – рассказывает Мак Джилли. – При этом нам пришлось исполь- зовать проводники с низкой электрической проводимостью, что позволило с высокой точностью управлять положением токопро- водящих участков. Если бы мы использо- вали материал с высокой проводимостью, то электрические заряды распространялись бы по материалу очень быстро, и токопро- водящие области формировались бы в хао- тическом порядке». В настоящее время исследователи уже провели ряд экспериментов, подтвержда- ющих работоспособность разрабатывае- мой ими технологии. Следующим шагом станет создание первого опытного образ- ца переконфигурируемого чипа, которо- му специалисты прочат большое будущее. «То, что мы получим возможность созда- вать токопроводящие участки там, где нам необходимо, позволит имитировать процес- сы, происходящие в мозге, процессы соз- дания новых синапсов, соединяющих нерв- ные клетки, – комментирует Мак Джилли. – Такая возможность станет основой функций познания и самообучения, которыми, без- условно, должны обладать системы искус- ственного интеллекта будущего». www.dailytechinfo.org Мобильная связь нового поколения По мере того, как схемы становятся всё более миниатюрными и обладают всё боль- шей степенью интеграции, электрические характеристики компонентов становятся более восприимчивыми к изменению тем- пературы. Таким образом, взаимодействие между тепловыми и электрическими явле- ниями становится одной из самых сложных проблем в аналоговых и цифровых инте- гральных схемах. Это в своей работе объ- ясняют учёные Рё Исикава, Юничи Кимура и Казухико Хонзё из Университета электро- коммуникаций Чофу-ши (Япония). В своей статье исследователи сообщают о первом в мире способе компенсации иска- жений электрических характеристик с помо- щью электрической схемы, исправляющей искажение сигнала, вызванное тепловыми характеристиками гетероперехода биполяр- ного транзистора. Это исследование долж- но помочь разрабатывать устройства, более приспособленные для работы в условиях тепловых воздействий. Модулированный высокочастотный сиг- нал искажается температурным влиянием сложных интермодуляционных явлений, хотя температурный отклик самой цепи остаётся медленным. Исследователи смо- делировали тепловые эффекты гетеропере- хода биполярного транзистора в интеграль- ной схеме с использованием термосопро- тивления и термоёмкости. Элементы схемы были расположены в «лестничной цепи», содержащей повторяющиеся звенья тепло- вых сопротивлений и тепловых конденсато- ров. Для компенсации искажения сигнала на интегральной схеме была подключена электрическая «лестничная схема». Эффективность использования лест- ничной электрической цепи для компен- сации искажения сигнала была подтверж- дена как экспериментально, так и с помо- щью моделей. До сих пор не хватало лишь теоретического обоснования. Хонзё и его команда получили нелинейные выражения, описывающие параметры цепи, и решили их, используя разложения в ряды. Модель хорошо согласовывается с эксперимента- ми и компьютерной симуляцией. www.ru.uec.ac.jp