Ohjelmoitavia analogiapiirejä

Georgia Techin tutkijat ovat rakentaneet ja esitelleet uudenlaisen Field-Programmable Analog Array (FPAA) System-on-Chipin (SoC). Kyseessä on analogista tekniikkaa, jota tuetaan digitaalisilla komponenteilla.

Tällä hetkellä digitaalisia Field Programmable Gate (FPGA) -piirejä käytetään laajasti aina kuluttajien laitteita myöten. Markkinoilla on myös ohjelmoitavia FPAA-piirejä mutta nykyään ne perustuvat operaatiovahvistimiin, joten ne toteuttavat vain varsin rajallisen määrän toimintoja.

Uuden piiritekniikan tehonkäyttö on vain kymmeniä milliwatteja kun FPGA:n osalta toimitaan wattien tasolla. Pieneen tehonkäyttöön päästään käyttämällä haihtumattomia kelluvien porttien piirirakenteita. 

"Pienen tehonkäytön lisäksi meidän analoginen arkkitehtuuri mahdollistaa meidän tehdä jotain melko radikaalia - voimme tehdä laskentaa käyttäen sirun reitityskudosta, hyödyntämällä alueita, joita pidetään yleensä vain kuolleena painona" toteaa tutkimusprojektia johtanut Jennifer Hasler. 

"Tätä auttaaksemme olemme kehittäneet erittäin tehokkaita kytkimiä, jotka voidaan ohjelmoida, päälle tai pois päältä tai sille välille. Tämä joustavuus tuottaa sekä parantuneita laskennan ominaisuuksia että vähentää tehonkulutusta." 

Uuden piiritekniikan ohjelmointi perustuu elektronien manipulointiin tarkoilla tavoilla. Käyttämällä elektronien injektion ja tunneloinnin tekniikoita dataa voi poistaa alentamalla elektronien lukumäärän tietyssä solussa pienimpään mahdolliseen arvoon. Uusi arvo voi olla sitten maksimi elektronien lukumäärää kyseisessä paikassa tai jokin alimman ja maksimin välillä. 

Tämä monimutkainen lähestymistapa mahdollistaa erittäin tiheän sirun rakenteen, joka tarjoaa monia parametrejä – tarkoittaen että ohjelmoitavat muuttujat voivat esiintyä useissa eri tiloissa ja piirillä on noin puoli miljoonaa ohjelmoitavaa parametriä.

Yksi alue, jolla analoginen lähestymistapa on huomattavan vahva, liittyy komentosanoihin – äänentunnistusteknologia, jota käytetään laitteissa, kuten älypuhelimet semmoista kuin herättää piirejä off-tilasta, toteaa Hasler yliopistonsa sivuilla". 

Aiheesta aiemmin:

Tavoitteena optinen FPGA-piiri