客观日本

东京工业大学开发省电IoT处理器,为边缘处理传感器开辟道路

2021年03月31日 电子电气

日本东京工业大学的原祐子副教授等人开发出了非常省电的小型处理器。其运行速度比市售的最小的处理器要快,而且能效约为其4倍。据介绍,该处理器利用普通的碱性纽扣电池就可以运行3个月以上。设想用于把所有物品都与互联网相互连接起来的“物联网(IoT)”。首先计划用于保健领域,例如用来收集心率数据等的可穿戴器件。

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厚度与10日元硬币差不多的小型处理器。图片由东京工业大学提供

近年来,在获取数据的现场即时进行计算的“边缘计算”受到关注。各国的初创企业和研究机构都在开发合适的处理器等。

现有的通用处理器功耗过大,难以准备电源。要想支持多种应用软件,体积就会变大,难以嵌入终端。因此需要开发功耗低且处理速度快的处理器。

原祐子副教授等人组成的研究团队开发了名为“SubRISC+”的电路基本设计(架构),精简了处理器的功能。设想用于IoT传感器,通过收集的数据检测出异常后,仅实时发送提醒等重要数据。

研究团队根据新的基本设计,制作了线宽为65纳米(1纳米为10亿分之1米)的CMOS(互补型金属氧化膜半导体)处理器。通过利用加速度传感器的数据实时检测癫痫发作的验证实验确认了性能。

研究团队利用全球广泛使用的、英国ARM公司的小型处理器进行相同的计算,对二者进行了比较。结果显示,新开发的处理器的计算速度为其1.4倍,能效为其3.8倍。

试制品的尺寸约为1毫米见方。保健用途的传感器为了检测数据异常,需要具备一定的数据处理性能。实施能满足该要求的数据处理时,功耗为77微瓦(1微瓦为1百万分之1瓦),这种程度的功耗利用普通的碱性纽扣电池可以连续运行约100天。

用于IoT的传感器一般是将获得的数据存储于云端,然后在服务器上处理。将服务器的处理结果发送给传感器并控制器件需要一定的时间。具备心电图监测功能的健康设备等则需要进行近乎实时的处理。

研究团队今后计划在保持尺寸和功耗不变的同时,开发可用于其他领域的处理器。

表 利用边缘计算的领域

自动驾驶汽车

行驶和制动等车辆控制

保健

检测心电图等数据的异常

制造现场

智能工厂的生产设备和数据控制

安全

利用面部识别的进出管理

无人机

自主飞行所需的数据处理

日文:矢野摄士、《日经产业新闻》,2021年3月16日
中文:JST客观日本

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