«Goodbye batteries»

Forscher des CSEM und MIFS stellen einen neuen Weltrekord beim minimalsten Energieverbrauch eines Microcontrollers auf. Durch die Kombination der Entwicklungserfahrung von Ultra-Low-Power ASIC von CSEM und der extrem stromsparenden (ELP) DDC-Technologie von MIFS konnten neue Weltrekorde im Stromverbrauch erzielt werden. Ein komplettes Process-Design-Kit (PDK) sowie eine Reihe von Silizium-geprüften Mixed-Signal-IPs sind nun erhältlich.

Das unglaubliche Wachstum des Internets der Dinge (IoT), der mobilen Technologie und des Edge Computing stellt immer höhere Anforderungen an Low-Power-Elektroniksysteme. Smart Dust und kleinste tragbare Geräte benötigen lediglich winzige Batterien. Im Idealfall funktionieren solche Mikrosysteme sogar nur mit einer Eigenversorgung, indem sie die notwendige Energie aus ihrer Umwelt beziehen. Sie benötigen demnach überhaupt keine Batterien mehr. Damit kommen wir der Vision vollständig wartungsfreier Smart Dust Applikationen greifbar nah.
 


0,5 V Design-System

CSEM, ein Spezialist im Bereich von Ultra-Low-Power ASICs, und Mie Fujitsu Semiconductor (MIFS), ein Wafer-Hersteller, haben in enger gemeinsamer Zusammenarbeit ein System mit einer «Near-Threshold»-Spannung von 0,5 V entwickelt. Da der Leistungsverbrauch proportional zum Quadrat der elektrischen Versorgungsspannung ist, können bei gleicher Leistung enorme Energieeinsparungen erzielt werden. Die «Deeply Depleted Channel»-Technologie (DDC) von MIFS ist perfekt auf Low-Power-Anwendungen abgestimmt. Durch die Immunität gegen RDF (Random Dopant Fluctuation, zufällige Dotierstoff-Konzentrationsstreuung) eignet sich die Lösung für den Niederspannungsbetrieb. Doch der Niederspannungsbetrieb unterliegt noch immer Prozess-, Temperatur- und anderen Schwankungen. Um die Auswirkungen solcher Schwankungen zu reduzieren, haben CSEM und MIFS eine Reihe von Designtechniken umgesetzt und ein Body-Bias-basiertes Adaptive Dynamic Frequency Scaling (ADVbbFS) als eine der wichtigsten IPs implementiert. Ein unter Einsatz der C55DDC-Technologie entwickelter 32-Bit-RISC-Mikrocontroller wurde kürzlich auf der IEEE CICC in Austin, Texas, vorgestellt. Mit nur 2,5µw/MHZ präsentierte er einen neuen Weltrekord in einem 55-nm-CMOS-Prozess.

csem
Die 0,5-V-Technologie ermöglicht ein extrem energiesparendes ASIC-Design


Keizaburo Yoshie, Senior Vice-President bei MIFS, sagte dazu:

«Durch die Kombination der ULP-Technologie von CSEM mit der DDC-Prozesstechnologie von MIFS können IoT-Chips entwickelt werden, die in Sachen Energieeffizienz unschlagbar sind.»

Alain-Serge Porret, Vice-President Integrated & Wireless Systems bei CSEM, ergänzte, dass das Low-Voltage-Design für zukünftige IoT-Geräte ausschlaggebend sein werde.

Bereit für die Integration des Designs

Ein komplettes Designsystem einschliesslich einem Process Design Kit (PDK) mit allen Bibliotheken und wichtigen analogen IP-Blöcken ist nun erhältlich.
 

Tüfteln für die nächste Akku­generation (Artikel, bulletin.ch)

Moderne Bordnetz-Batterie, Gewichtseinsparung und längere Lebensdauer (Artikel, bulletin.ch)

Tüfteln für die nächste Akku­generation, Forschungsaktivitäten an der Empa (Artikel, bulletin.ch)

Arbeiten unter Spannung an Batterieanlagen (Fachkurs, Web)

Batterie-Normen (Normen-Shop, Web)

 

Fotos: CSEM / MIFS +  Gerd Altmann auf Pixabay

 

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