Norsk superbrikke

Norsk superbrikke

En ny norsk brikke kan redusere strømforbruket med 99 prosent. Brikken er basert på lekkasjestrøm.

Dr. ing. Snorre Aunet har sammen med universitetets kommersialiseringsenhet Birkeland Innovasjon søkt patent på en brikke som er mer energieffektiv, billigere å produsere og mer robust enn dagens løsninger.

Tidligere har alt dette kun vært teori, støttet av simuleringer dr.ing. Snorre Aunet har utført ved universitetet. Etter å ha forsket på lekkasjestrømmer i sju år, mottok Aunet endelig en ferdigutviklet brikke i februar i år, og etter noen uker på laboratoriet, virker teknologien å leve opp til forventningene.

- Det er investert mye energi og penger i dette, så det er klart jeg var spent, men resultatene har vært veldig oppløftende. Byggeblokkene fungerer, og det gjør meg veldig optimistisk. Et naturlig neste steg vil være å publisere resultatene samt å få realisert teknologien i en fornuftig applikasjon, sier Aunet.

Subterskel

I moderne transistorer er strømmen enten skrudd på eller av, men selv når strømmen er av går det en svak strøm gjennom kretsen i subterskelområdet, en lekkasjestrøm som bare er en hundredel så sterk som forsyningsstrømmen. Ved å operere transistorene ved hjelp av denne lekkasjen blir energibehovet og dermed strømforbruket og varmeutviklingen tilsvarende dramatisk redusert.

KALDDUSJ: Skiftende temperatur innvirker på egenskapene til forsker Snorre Aunets databrikke. Her kjører Aunet en måling mens han spruter på kjølespray så overflaten rimer på brikken. En transistornode, også kalt brønn, kan benyttes for å kompensere for spennings- og temperaturendringer. (FOTO: Morten Lyse)

Ved å operere i subterskelområdet er det samtidig mulig å lage en like rask seriell som en parallell krets, med en beskjeden økning i forsyningsspenningen. Tradisjonelt benyttes parallell addisjon i prosessorer for å øke hastigheten, men seriekretser krever langt færre transistorer og bare rundt ti prosent av arealet til en parallell krets med tilsvarende 32-bits kapasitet. Brikkearealet kan dermed reduseres til omkring en tidel av dagens, med samme funksjonalitet, men med 90 prosent færre transistorer. Produksjonskostnadene vil bli tilsvarende redusert.

LES OGSÅ: Lyd og grafikk i samme kort

I tillegg til at en seriell prosessor er enklere og mer robust enn en parallell, er den enklere å binde sammen i doble eller triple systemer på en energieffektiv måte. Dersom ledningen til en transistor slutter å fungere, vil et reservesystem utføre jobben. Jo flere reservesystemer som bygges inn i chipen, desto flere feil kan oppstå før systemet slutter å virke.

Optimist etter test

Aktuelle bruksområder kan være små mikrokontrollere, trådløse sensornettverk eller andre anvendelser som høster energien fra omgivelsene og som stiller ekstreme krav til lavt energiforbruk. Ulemper med løsningen er redusert hastighet i prosesseringen av signalene og økt følsomhet for støy, så teknologien er foreløpig mindre egnet til pc-prosessorer hvor høy hastighet er viktigere enn energiforbruket.

Liknende forskning er foretatt ved CalTech, som hittil har benyttet teknolgien til såkalt nevromorf elektronikk, etterlikning av komponenter i nervesystemet til mennesker og dyr. Nylig har også Massachusetts Institute of Technology (MIT) gått i kompaniskap med Nokia for å utnytte liknende teknologi i strømsparende mobiltelefoner. Målet er å doble batterilevetiden ved å benytte lavenergikretser til videokompresjon.

- Lavenergikretser vil nok komme mer og mer i forbrukerelektronikk, rett og slett på grunn av det økende energi- og effektforbruket. Dersom utviklingen med flere transistorfunksjoner per flateenhet skal fortsette, mener mange at kan bli helt nødvendig å innføre subterskelteknologi, sier Aunet.