Inhoud
Bron: Red150770 / Dreamstime.com
Afhaal:
De huidige productie van siliciumchips bedraagt ongeveer 20 miljard per jaar. Dat is misschien niet genoeg voor het groeiende internet. Het antwoord kan liggen in ed-elektronica.
Sinds het begin van digitaal computergebruik zijn innovators op zoek naar meer rekenkracht en efficiëntie. De ENIAC gebruikte bijna 18.000 vacuümbuizen en kon binnen enkele seconden berekeningen uitvoeren die weken zouden hebben geduurd door menselijke inspanningen. Transistors hebben later de omvang en kosten van elektronische apparaten verlaagd. En de geïntegreerde schakeling ontwikkelde zich van slechts een handvol transistors en logische poorten tot miljarden op één chip. Maar de volgende grote sprong in computertechnologie gaat misschien meer over alomtegenwoordigheid dan over macht.
De oplossing? Sensoren, sensoren overal! Professor Donald Lupo van de Tampere University of Technology (TUT) in Finland werkt aan ideeën die de ontwikkeling van het Internet of Things (IoT) zullen vergemakkelijken. De huidige productie van siliciumchips bedraagt ongeveer 20 miljard per jaar. Maar vooruitlopend op de behoefte aan triljoenen sensoren werken Prof. Lupo en zijn collega's aan een breder concept. Hun projecten zijn gericht op het Internet of Everything (IoE). (Zie Wat zijn de beste drijfkrachten voor het internet der dingen (IoT)? Voor meer informatie over IoT?)
Ik raakte gefascineerd door het werk van Prof. Lupos na het lezen van een IEEE-artikel waarvoor hij werd geïnterviewd. Om te voldoen aan de toenemende eisen voor connectiviteit op aanvraag, werken prof. Lupo en zijn teams om goedkope, ecologisch duurzame alomtegenwoordige elektronica mogelijk te maken. TUT, gelegen in de derde grootste stad van Finlands, Tampere, heeft de beoordeling 11th in de wereld op het gebied van industriële samenwerking. Prof. Lupo is betrokken bij twee projecten daar in TUTs Laboratory of Future Electronics. Ik profiteerde van mijn vriendschap met de multi-getalenteerde professor om hem naar hen te vragen.
Prof. Lupo: “Eén heet ed, energy Autonomous UniversaL (PAUL) platform voor multifunctionele draadloze sensoren en apparaten, een 5-jarig project gefinancierd door Tekes gericht op het ontwikkelen van de technologie om Internet of Everything mogelijk te maken. De andere is een grote door Tekes gefinancierde "Strategische Opening" genaamd The Naked Approach, gecoördineerd door VTT en met University of Oulu, Aalto University, Demos Helsinki en University of Lapland die deelnemen naast TUT. Dit project kijkt meer globaal naar de visie om van een op gadgets gerichte samenleving over te schakelen naar een leven zonder gadgets zonder hyperverbindingen, waarin services verschijnen als nodig en verdwijnen wanneer ze niet langer nodig zijn. ”
Prof. Paul Berger van de Universiteit van Ohio heeft een FiDiPro-hoogleraarschap bij TUT. Professoren Lupo en Berger evenals hun team komen uit verschillende achtergronden en velden om een multidisciplinaire, internationale benadering van technische innovatie te vormen. Het PAUL-project heeft vier doelstellingen:
- Verbeterde energieoogst
- Snelle elektronische apparaten
- Hybride integratietechnologie
- Volledige integratie van roll-to-roll atomaire laagdepositie (ALD)
Dit gaat allemaal over ed electronics. Internet of Everything maakt overal en altijd gebruik van sensoren. Ik vroeg prof. Lupo naar de belangrijkste obstakels voor de integratie van ALD en de massaproductie van snelle elektronische apparaten. (Zie Zijn draagbare apparaten een bedreiging voor bedrijfsnetwerken? Voor meer informatie over IoT-apparaten.)
Prof. Lupo: “Lange tijd was het een obstakel dat het een heel langzaam serieel proces was waarbij je materialen in essentie telkens een atoomlaag moest neerleggen en elke keer de reactiekamer moest pompen. Recent hebben toonaangevende fabrikanten van ALD-apparatuur (bijv. Picosun en Beneq, beide Finse bedrijven, maar ik denk dat anderen ook actief zijn) doorlopende ALD-machines en zelfs roll-to-roll-machines ontwikkeld die zich op flexibele substraten kunnen afzetten. Er is nog werk aan de winkel op dit gebied en we streven actief naar de combinatie van ALD en ing, maar voor dunne films (niet meer dan enkele tientallen nanometers) denk ik dat het een goede productieoplossing kan zijn. "
Prof. Lupo heeft geruchten gehoord dat ALD al sinds 2007 wordt gebruikt bij de productie van siliciumchips. Maar PAUL's elektronische elektronica is iets anders. Mijn volgende vraag: stelt hij het einde van silicium voor?
Geen bugs, geen stress - Uw stapsgewijze handleiding voor het creëren van levensveranderende software zonder uw leven te vernietigen
Je kunt je programmeervaardigheden niet verbeteren als niemand om softwarekwaliteit geeft.
Prof. Lupo: "Absoluut niet! Of althans niet de vervanging ervan door ing. De dichtheid van apparaten die u op CMOS-chips op computers krijgt, is verbazingwekkend, evenals de snelheid. ing zal altijd grotere structuren hebben en dus minder chips. Dus het kraken van big data (computers, servers) zal waarschijnlijk voor lange tijd CMOS zijn en de vervanging kan iets heel anders zijn op basis van kwantumfenomenen. ed electronics opent gebieden voor elektronica en alomtegenwoordige intelligentie waar silicium al te krachtig en overdimensioneerd is. "
Het tweede project in de portefeuille van Prof. Lupos werkt hand in hand met ed electronics. "The Naked Approach" maakt overal en altijd gebruik van sensoren. Stel je een digitale wereld voor zonder gadgets. Of het nu thuis, op het werk, in het winkelcentrum, in een restaurant of zelfs op straat is, services worden werkelijkheid wanneer dat nodig is en verdwijnen wanneer de gebruiker er klaar mee is. Deze YouTube-video illustreert het concept. De Naked Approach-website legt meer uit. "Kwesties zoals roaming, herkenning, privacy en interfaces worden bekeken, evenals zogenaamde stick-it-on-apparaten", zegt prof. Lupo.
Professor Lupo voelde een beetje verbijstering in mijn vragen en gaf zo een andere samenvatting van de technologie:
Prof. Lupo: “De oplossing om overal slimme apparaten mogelijk te maken, omvat:
- Energie-autonomie met niet-toxische materialen. Dit is het oogst- en bewaargedeelte. Het kan ook worden toegepast op apparaten die siliciumchips bevatten, en eigenlijk verwachten we dat dit eerder op de markt zal komen dan volledig ed circuits, waarschijnlijk over een paar jaar.
- ed, flexibele, goedkope circuits: dit is het onderdeel over het maken van ed electronics goede prestaties (snelheid, lage energie, enz.) om te gebruiken in deze alomtegenwoordige apparaten. We denken dat een combinatie van ALD en ING één manier voorwaarts zal zijn, maar dit is een inspanning op de langere termijn, waar ik de komende jaren een proof of principle in het laboratorium verwacht, maar nog een paar jaar voordat dergelijke dingen gecommercialiseerd kunnen worden. ”
Dit ziet eruit als een baanbrekende technologie. Heeft hij illusies dat PAUL of The Naked Approach een evolutionaire stap op de schaal van de transistor of de geïntegreerde schakeling zou kunnen vertegenwoordigen?
Prof. Lupo: “Waarschijnlijk niet alleen in onze groepen, maar als je kijkt naar het werk dat tegenwoordig in de wereld wordt gedaan, denk ik dat het werk dat wij en anderen doen aan energie-autonomie en aan siliciumvrije circuits (macro-elektronica?) Een vergelijkbaar effect op ons leven dat de eerdere ontwikkeling van micro-elektronica op ons leven heeft gehad, door het idee van Internet of Everything of triljoen sensoren haalbaar en ecologisch duurzaam te maken. "
Mijn eerste aanpak was om professor Lupo te onderzoeken voor een vergelijking met bestaande technologieën. Wat is de toekomst van ed electronics en wat zal zijn plaats op de markt zijn in de schaduw van krachtige siliciumchiptechnologie?
Prof. Lupo: “Ed elektronica zal waarschijnlijk nooit CMOS of een vergelijkbare opvolger voor high-density, high-speed microprocessors en complexe chips inhalen. Maar wij geloven dat deze alomtegenwoordige sensoren dat verwerkingsniveau niet nodig hebben en dat op dit niveau (genoeg om enkele eenvoudige parameters te meten, wat gegevens te verwerken en te communiceren met een draadloos knooppunt) ing aantal apparaten kan inschakelen dat zijn niet echt haalbaar met silicium. We denken ook dat ALD een belangrijk onderdeel van deze vergelijking zal zijn. ”
Dus we kunnen allemaal uitkijken naar een dagelijkse ervaring van Internet of Everything die gebruikmaakt van ed elektronica en alomtegenwoordige sensoren. Iedereen wil meer connectiviteit. Maar prof. Lupo sprak enthousiast over mogelijke toepassingen voor medische technologie, zoals draadloze EKG-sensoren, telemetrie op afstand van vitale functies of een groot aantal andere diagnostische toepassingen. Een toekomst zonder gadgets met een brede distributie van connectiviteit zal ongetwijfeld de exponentiële groei van het internet en de evolutie naar het Internet of Everything kenmerken. Goedkope, milieuvriendelijke ed slimme circuits kunnen het verschil maken.