Cercetători de la Penn State au construit un cip 3D care rulează doar cu lumină ambientală, fără baterie - arhitectura stivuiește fotovoltaice din siliciu, logică MoS₂/WSe₂ și senzori din grafen pentru IoT în zone greu accesibile

Un cip 3D care rulează doar cu lumină ambientală ar putea reduce costurile și mentenanța în IoT : cercetători de la Penn State au construit un circuit integrat compact care funcționează fără baterie, alimentându-se din energie solară, potrivit TechRadar . Miza practică este pentru dispozitivele IoT și de „edge computing” (procesare locală, aproape de sursa datelor) instalate în locuri greu accesibile, unde schimbarea bateriilor poate fi dificilă sau imposibilă. Ce au construit cercetătorii și de ce contează operațional Echipa a realizat un cip „monolitic” 3D (straturi construite împreună, nu cipuri separate puse alături) care își produce energia din lumină ambientală și poate atât să facă calcule, cât și să detecteze substanțe chimice din proximitate. Abordarea urmărește să reducă pierderile și constrângerile tipice ale electronicii convenționale: suprafața ocupată pe placă, lungimea interconectărilor și pierderile de energie și latență asociate. Cum funcționează: trei straturi, trei roluri Arhitectura descrisă în material suprapune vertical trei componente, la o distanță de aproximativ 50 nm între ele: Senzori chimici pe bază de grafen (stratul de sus), care reacționează la lichide plasate pe ei și trimit semnale electrice; Strat logic complementar realizat din semiconductori 2D MoS₂ și WSe₂ (stratul din mijloc), care procesează semnalele; Modul fotovoltaic din siliciu (stratul de jos), care transformă lumina ambientală în electricitate pentru alimentarea întregului ansamblu. Unul dintre autorii lucrării, Saptarshi Das, explică diferența față de integrarea clasică a componentelor separate: „Am arătat că materiale eterogene — siliciu, grafen, MoS₂ și WSe₂ — pot fi integrate monolitic în trei dimensiuni pentru a crea un sistem de detecție și calcul autoalimentat. Acest lucru este diferit de simpla plasare a unor cipuri separate unul lângă altul sau conectarea lor externă. Arătăm că detecția, calculul și recoltarea energiei pot fi aduse în proximitate la scară nanometrică, ceea ce poate reduce amprenta, lungimea interconectărilor și pierderile de energie.” Ce urmează: de la prototip la „bloc de construcție” pentru circuite mai mari Materialul notează că demonstrația este făcută pe un cip mic, construit pentru un scop precis, însă implicația ar fi posibilitatea ca, pe viitor, circuite mai mari să folosească aceeași filozofie de proiectare ca element modular pentru nevoi IoT, mai ales în medii unde bateriile sunt greu de înlocuit și unde eficiența energetică devine critică pentru circuite cu consum redus, la scară nanometrică. [...]