Реализация концепции Интернета Вещей (IoT) невозможна без радиопередатчиков, одновременно, достаточно мощных, чтобы транслировать информацию на десятки метров, и достаточно экономичных, чтобы заряда батарей хватало на месяцы работы. Такое оборудование в первую очередь должно характеризоваться очень низким энергопотреблением в режиме ожидания. «Большинство этих устройств постоянно находятся в холостом режиме, в ожидании события, инициирующего коммуникации, — объясняет профессор электротехники MIT, Ананта Чандракасан — Они должны быть максимально эффективны когда включены, и полностью исключать утечку энергии в выключенном состоянии».
На проходящей на этой неделе конференции IEEE по полупроводниковым схемам, группой Чандракасана будет представлена новая конструкция передатчика, снижающая утечку в отключенном состоянии в 100 раз. В то же время, она обеспечивает достаточно энергии для работы Bluetooth или даже более дальнодействующего беспроводного коммуникационного протокола 802.15.4. Инженеры MIT добились снижения тока утечки приложив отрицательный заряд к затвору выключенного транзистора. Это отводит электроны от электрических контактов, превращая полупроводник в гораздо более эффективный изолятор. Для генерирования отрицательного заряда авторами использовалась схема типа «зарядовый насос», состоящая из переключаемых конденсаторов.
Разумеется, эта стратегия работает лишь если генерирование отрицательного заряда требует меньше энергии, чем ее теряется из-за утечки. В испытаниях прототипа чипа, изготовленного в рамках исследовательской программы компании TSMC, было установлено, что такая схема тратит всего 20 пиковатт энергии, чтобы предотвратить утечку 10 тыс. пВт. Выигрыш, который такая эффективность обеспечивает для батарей, зависит от того, как часто активируется передатчик. Для типичной средней загруженности (активация раз в час) экспериментальная схема позволяет сократить расход энергии батарей на два порядка.
