可低耗传输数据的芯片研究，智能设备终将摆脱电池

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在智能家居、可穿戴设备越来越受欢迎的今天，如何让这些物联网（IoT）设备繁复的充电程序变得简单成为一个显著的话题。
% r$ r. t5 B# E- ~$ ]近日，加州大学圣地亚哥分校的研究团队研制出了一款新型芯片。这款芯片的体积比一粒米还要略小一点，但研究人员称，这款芯片可以实现稳定的网络传输，并且功耗只有正常连接设备的1/5000。
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据研究人员介绍，这款芯片消耗的功率仅有28微瓦，并且可以在高度为21米的范围内以每秒2兆比特的速度传输数据（这一速度足以在正常状态下传输视频文件）。目前加州大学圣地亚哥分校的老师们已经在2020年国际固态电路会议（ISSCC）上做了宣讲。
- i: A. @* N8 A  P% Y2 X* F“家用的智能设备无需再购买其他的充电装置，即使是一块纽扣电池也足够用上好几年。”加州大学圣地亚哥分校电气和计算机工程教授Dinesh Bharadia是这一团队的负责人，他对这款芯片未来的应用很有信心，“这可以使智能家居设置完全无线化，甚至在某些情况下无需电池。”) k- C5 d% C# J# E9 L
9 t2 n' r/ ^" `5 ^. G芯片需要依靠一种称为反向散射的技术来实现这一性能，该技术将新数据编码到传入的Wi-Fi信号上，然后再将其传输到其他地方。这使得消耗的能量会比现有的连接状况少很多，这对于设备制造商来说意味着更大的灵活性，因为有线充电、大电池可能就会成为多余的选项。) a5 m  M- H- C
3 r4 X# D3 H6 }* V9 }+ ]- C研发微型芯片以实现在无线甚至无电池的状况下传输数据，加州大学圣地亚哥分校电气和计算机工程的教授们并不是唯一的团队。去年，麻省理工学院也曾研发出一款体积只有毫米大小的芯片，利用光能转化为电，以在电子标签和读取器之间传输数据。( Q& k1 i3 p( C: s2 \  ]( @1 _
不过和加州大学圣地亚哥分校的团队一样，目前这些微型芯片要实现商业化并不是一件简单的事。; A3 y5 A( R! K
- h9 q8 E7 ?9 }7 B" aPatrick Mercier教授是加州大学这一团队的另一名负责人，他指出团队芯片在室内恒温的条件下使用问题不大，但如果在室外不确定的因素会影响芯片传输数据的稳定性。
8 B3 m  ~' u$ j8 B/ w7 R; F) _此外，网络数据的延迟也让团队的成员有些头疼。“现在的问题是这些设备不知道确切的时间与网络同步，因此即使没有任何通信，它们也会定期唤醒以执行此操作。这最终会耗费大量电能。”Patrick Mercier对于这一可能出现的问题感到担忧。如果需要耗费大量电能来适应网络延迟，不仅会使得效果体验不佳，而且会让这款芯片失去与其他芯片竞争的优势。
“从接收器检测到唤醒设备之间存在540毫秒的延迟。”研究人员在报告中公布了这一数据，这在实际应用过程中可能会带来一些麻烦，Dinesh Bharadia教授也承认芯片还需要更多的优化。“我们相信微型Wi-Fi芯片将来可以在可穿戴设备等物联网设备中占据一席之地，尽管从实验室到成为可以商业使用的组件还需要一些时间。”
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