模数转换器。功劳:BYU为了满足人们对快速移动技术的激增需求，科技巨头们每年都会制造出速度更快、功能更强、电池续航时间更长的设备。苹果和三星等公司能够年复一年奇迹般地实现这一目标的一个主要原因是，世界各地的工程师和研究人员正在设计越来越节能的微芯片，这些微芯片仍然能够提供高速。
为此，由杨百翰大学的一个团队领导的研究人员刚刚制造了世界上最节能的高速模数转换器微芯片。模数转换器是一种微小的技术，存在于几乎所有将模拟信号(如无线电波)转换成数字信号的电子设备中。
由BYU教授伍德·蒋、博士生埃里克·斯特林赫斯特和他们的同事创建的模数转换器在10千兆赫时仅消耗21毫瓦的超宽带无线通信功率；当前的ADC以相当的速度消耗数百毫瓦甚至数瓦的功率。这款BYU制造的模数转换器拥有目前全球最高的功率效率，保持着相当高的记录。
“全世界许多研究小组都专注于ADCs这就像是一场关于谁能制造出世界上最快、最省油的汽车的竞赛，”蒋说。“击败世界各地的其他人非常困难，但我们成功做到了。”
杨百翰大学电气与计算机工程教授Shiuh-hua Wood Chiang博士。信贷:BYU像蒋这样的研究人员面临的主要挑战是，通信系统设备中带宽越来越高意味着电路消耗的功率越来越大。Chiang、strange Hurst和他们的团队着手解决这个问题，他们将重点放在ADC电路的一个关键部分，称为DAC，它是代表ADC确切反面的核心部分:数模转换器。
对于精通技术的人来说，以下是对研究团队所做工作的广泛解释:
他们通过缩放电容平行板面积和间距来降低数模转换器的负载，从而使转换器更快、更高效。它们还以不同于传统的方式对单位电容进行分组，将属于数模转换器中同一位的单位电容组合在一起，而不是让它们始终交错。这样做将bot tom-plate寄生电容降低了三倍，在提高速度的同时显著降低了功耗。
最后，他们使用了自举开关，但对其进行了改进，使其成为双路径，每条路径都可以独立优化。这种方法提高了速度，但不需要额外的硬件，因为它涉及拆分现有设备并在电路中进行路由更改。
该项目由台湾科学部和一个科技公司财团赞助，历时四年完成——芯片设计三年，测试一年。该团队包括来自台湾国立阳明交通大学和洛杉矶加州大学的合作者，今年早些时候在《IEEE固态电路杂志》上发布了该项目的细节，斯特兰赫斯特是主要作者。
杨百翰大学的研究人员创建的模数转换器芯片的显微图像。信贷:许华木江“我们已经在BYU证明了这种芯片的技术，这种特殊技术的功效是毫无疑问的，”蒋说。“这项工作真正突破了可能的极限，将为消费者带来很多便利。由于这项技术，您的无线网络将继续变得更好，您将有更快的上传和下载速度，您可以观看4K甚至8K，几乎没有延迟，同时保持电池寿命。”
蒋说，模数转换器的其他可能应用包括自动驾驶汽车(使用大量无线带宽)、眼镜或智能隐形眼镜等智能可穿戴设备，甚至植入式设备等东西。
该器件需要复杂的设计和验证，以确保转换器中的数千个连接都能正常工作。设计中的一个小错误至少需要额外一年的时间来纠正，所以团队很高兴没有犯错误。
“这就像建造一座小城市。这个项目包含了太多的细节。“学生团队完成了一项了不起的工作——所有部件完美地结合在一起，实现了这一工程壮举。我很幸运在BYU与如此有才华的学生一起工作。”
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