美國製成超低能耗集成電路 從環境中獲取能量即可運行

美國弗吉尼亞聯邦大學的科學家日前宣稱，他們開發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，甚至沒有必要為其安裝電池，從周圍環境獲取的微量能量就已足夠維持運行。研究人員稱，該技術有望在植入式醫療設備、浮標和環境檢測等領域發揮重要作用。相關論文發表在美國《應用物理快報》雜誌上。


    這種電路使用了一種被稱為“多鐵性材料”的特殊復合材料，由壓電材料和磁致伸縮的納米磁鐵組成。這種結構的材料能夠將環境中的機械能或振動轉化為運行所需的能量，從而實現從環境取電的功能。

    在數據存儲和傳輸上，與用接通和斷開來表示0和1的傳統電路不同，這種集成電路利用自旋電子學中電子自旋的兩種狀態來代表二進制中的兩個基礎代碼。因此，整個切換過程中該設備只需要非常小的能量。

    研究人員稱，由于選用了這些特殊材料，整個電路所需的能量只有0.4阿焦耳（1阿焦耳=10－18焦耳），這個數字比傳統晶體管要小4個數量級。這種設計可創造超低功耗、高密度、非易失性的存儲器和邏輯芯片。

    該技術在很多領域都有著潛在的應用前景，如在植入式醫療設備中使用時，可省去電池模塊，從患者身體運動中即可獲取能量；這種技術同樣可以用在海上浮標的計算機中，海浪將是其源源不斷的能量來源。此外，由這種技術制成的處理器還適用于制造用來檢測建築或橋梁狀態的傳感器，建築或橋梁的自然振動或來往車輛都能為其提供能量。


 科技日報 2011/08/17 王小龍