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Leve embora:
A produção atual de chips de silício é de cerca de 20 bilhões por ano. Isso pode não ser suficiente para a expansão da Internet. A resposta pode estar na eletrônica ed.
Desde o início da computação digital, os inovadores têm buscado maior poder e eficiência da computação. O ENIAC usava quase 18.000 tubos de vácuo e podia realizar cálculos em segundos que levariam semanas por esforço humano. Os transistores posteriormente reduziram o tamanho e o custo dos dispositivos eletrônicos. E o circuito integrado passou de conter apenas um punhado de transistores e portas lógicas para bilhões em um chip. Mas o próximo grande salto na tecnologia de computação pode ser mais onipresente do que poder.
A solução? Sensores, sensores em todos os lugares! O professor Donald Lupo, da Universidade de Tecnologia de Tampere (TUT), na Finlândia, está trabalhando em idéias que facilitarão o desenvolvimento da Internet das Coisas (IoT). A produção atual de chips de silício é de cerca de 20 bilhões por ano. Mas, antecipando a necessidade de trilhões de sensores, o Prof. Lupo e seus colegas estão trabalhando em um conceito mais amplo. Seus projetos estão focados na Internet de Tudo (IoE). (Para saber mais sobre a IoT, consulte Quais são as principais forças motrizes da Internet das Coisas (IoT)?)
Fiquei fascinado com o trabalho do Prof. Lupos depois de ler um artigo do IEEE para o qual ele foi entrevistado. Para atender aos crescentes requisitos de conectividade sob demanda, o Prof. Lupo e suas equipes estão trabalhando para tornar possível a eletrônica onipresente de baixo custo e ambientalmente sustentável. O TUT, localizado na terceira maior cidade da Finlândia, Tampere, está classificado como 11º no mundo em termos de colaboração no setor. Lupo está envolvido em dois projetos no Laboratório de Eletrônica do Futuro da TUTs. Aproveitei minha amizade com o professor de vários talentos para perguntar sobre eles.
Prof. Lupo: “Uma delas é chamada de plataforma universal autônoma (PAUL) de energia para sensores e dispositivos sem fio multifuncionais, que é um projeto de cinco anos financiado pela Tekes com o objetivo de desenvolver a tecnologia para permitir a Internet de Tudo. O outro é uma grande “Abertura Estratégica”, financiada por Tekes, chamada The Naked Approach, coordenada pela VTT e com a Universidade de Oulu, Aalto University, Demos Helsinki e University of Lapland, além do TUT. Este projeto analisa de maneira mais global a visão de mudar de uma sociedade focada em gadgets para uma vida hiperconectada sem gadgets, na qual os serviços aparecem conforme necessário e desaparecem quando não são mais necessários. ”
Paul Berger, da Universidade de Ohio, assumiu o cargo de professor de FiDiPro na TUT. Os professores Lupo e Berger, assim como sua equipe, são de diversas origens e campos para formar uma abordagem internacional multidisciplinar da inovação técnica. O projeto PAUL tem quatro objetivos:
- Captação de energia aprimorada
- Dispositivos eletrônicos de alta velocidade
- Tecnologia de integração híbrida
- Integração total da deposição de camada atômica rolo a rolo (ALD)
Isso é tudo sobre eletrônica eletrônica. A Internet de Tudo usará sensores em qualquer lugar e em qualquer lugar. Perguntei ao Prof. Lupo sobre os principais obstáculos à integração da ALD e à produção em massa de dispositivos eletrônicos de alta velocidade. (Para saber mais sobre os dispositivos IoT, consulte Os dispositivos vestíveis são uma ameaça para as redes corporativas?)
Prof. Lupo: “O obstáculo por um longo tempo foi o fato de que era um processo serial muito lento, no qual era necessário colocar materiais essencialmente uma camada atômica de cada vez e bombear a câmara de reação a cada vez. Recentemente, os principais fabricantes de equipamentos ALD (por exemplo, Picosun e Beneq, ambas as empresas finlandesas, mas acho que outros também estão ativos) desenvolveram máquinas ALD contínuas e até máquinas rolo a rolo que podem depositar em substratos flexíveis. Ainda há trabalho a ser feito nessa área e estamos buscando ativamente a combinação de ALD e ing, mas para filmes finos (não mais do que algumas dezenas de nanômetros) acho que pode ser uma boa solução de fabricação. ”
O Prof. Lupo ouviu rumores de que o ALD já está em uso na produção de chips de silício desde 2007. Mas a eletrônica do PAUL é algo diferente. Minha próxima pergunta: ele está propondo o fim do silício?
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Prof. Lupo: "Absolutamente não! Ou pelo menos não a sua substituição por ing. A densidade de dispositivos dos chips CMOS nos computadores é incrível e a velocidade também. sempre terá estruturas maiores e, portanto, menos chips. Portanto, o processamento de big data (computadores, servidores) provavelmente será um CMOS por um longo tempo, e a substituição poderá ser algo completamente diferente com base nos fenômenos quânticos. A eletrônica eletrônica abrirá áreas para eletrônica e inteligência onipresente, onde o silício já é muito poderoso e superdimensionado. ”
O segundo projeto no portfólio do Prof. Lupos trabalha em conjunto com a eletrônica eletrônica. "The Naked Approach" utiliza sensores em qualquer lugar e em qualquer lugar em que o usuário for. Imagine um mundo digital sem gadgets. Seja em casa, no trabalho, no shopping, em um restaurante ou mesmo andando pela rua, os serviços se materializam quando necessário e desaparecem quando o usuário termina com eles. Este vídeo do YouTube ilustra o conceito. O site da Naked Approach explica mais. "Questões como roaming, reconhecimento, privacidade e interfaces são analisadas, assim como os chamados dispositivos", diz o professor Lupo.
Percebendo alguma perplexidade em minhas perguntas, o professor Lupo gentilmente forneceu outro resumo da tecnologia:
Prof. Lupo: “A solução para habilitar dispositivos inteligentes em qualquer lugar inclui:
- Autonomia energética com materiais não tóxicos. Esta é a parte de colheita e armazenamento. Também pode ser aplicado a dispositivos que incluem chips de silício e, de fato, esperamos que isso chegue ao mercado mais cedo do que os circuitos completos, provavelmente em alguns anos.
- Circuitos flexíveis, flexíveis e de baixo custo: essa é a parte de fazer com que os eletrônicos eletrônicos tenham um desempenho suficientemente bom (velocidade, baixa energia, etc.) para serem usados nesses dispositivos onipresentes. Acreditamos que uma combinação de ALD e ing será um caminho a seguir, mas esse é um esforço de longo prazo, onde espero uma prova de princípio em laboratório nos próximos anos, mas mais alguns anos antes que essas coisas possam ser comercializadas. ”
Isso tem a aparência de uma tecnologia inovadora. Ele tem alguma ilusão de que PAUL ou The Naked Approach possam representar um passo evolutivo na escala do transistor ou do circuito integrado?
Prof. Lupo: “Provavelmente não apenas em nossos grupos, mas se você considerar o trabalho que está sendo feito no mundo hoje, acho que o trabalho que nós e outros estamos fazendo em autonomia energética e em circuitos sem silício (macroeletrônica?) Pode ter um efeito similar em nossas vidas que o desenvolvimento anterior de microeletrônica teve em nossas vidas, tornando viável e ecologicamente sustentável a ideia da Internet de Tudo ou trilhão de sensores. ”
Minha abordagem inicial foi investigar o professor Lupo para uma comparação com as tecnologias existentes. Qual é o futuro da eletrônica ed e qual será o seu lugar no mercado à sombra da poderosa tecnologia de chips de silício?
Prof. Lupo: Provavelmente, a eletrônica nunca alcançará o CMOS ou um sucessor similar para microprocessadores de alta densidade, alta velocidade e chips complexos. Mas acreditamos que esses sensores onipresentes não precisarão desse nível de capacidade de processamento e que nesse nível (o suficiente para medir alguns parâmetros simples, processar alguns dados e se comunicar com um nó sem fio) pode permitir um número de dispositivos que não são realmente viáveis com silício. Também achamos que a ALD será uma parte essencial dessa equação. ”
Portanto, todos nós podemos esperar uma experiência diária da Internet de Tudo, que aproveite os componentes eletrônicos e os onipresentes sensores. Todo mundo quer mais conectividade. Mas o Prof. Lupo falou entusiasmado sobre os usos potenciais da tecnologia médica, como sensores de eletrocardiograma sem fio, telemetria remota de sinais vitais ou uma série de outras aplicações de diagnóstico. Um futuro sem gadgets com uma ampla distribuição de conectividade, sem dúvida, caracterizará o crescimento exponencial da Internet e a evolução em direção à Internet de Tudo. Os circuitos inteligentes baratos e ecológicos podem fazer toda a diferença.