客觀日本

東京工業大學開發省電IoT處理器,為邊緣處理感測器開闢道路

2021年03月31日 電子電氣

日本東京工業大學的原祐子副教授等人開發出了非常省電的小型處理器。其運行速度比市售的最小的處理器要快,而且能效約為其4倍。據介紹,該處理器利用普通的鹼性水銀電池就可以運行3個月以上。設想用於把所有物品都與網際網路相互連接起來的「物聯網(IoT)」。首先計劃用於保健領域,例如用來收集心率數據等的可穿戴器件。

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厚度與10日元硬幣差不多的小型處理器。圖片由東京工業大學提供

近年來,在獲取數據的現場即時進行計算的「邊緣計算」受到關注。各國的初創企業和研究機構都在開發合適的處理器等。

現有的通用處理器功耗過大,難以準備電源。要想支持多種應用軟體,體積就會變大,難以嵌入終端。因此需要開發功耗低且處理速度快的處理器。

原祐子副教授等人組成的研究團隊開發了名為「SubRISC+」的電路基本設計(架構),精簡了處理器的功能。設想用於IoT感測器,通過收集的數據檢測出異常後,僅即時發送提醒等重要數據。

研究團隊根據新的基本設計,製作了線寬為65奈米(1奈米為10億分之1米)的CMOS(互補型金屬氧化膜半導體)處理器。通過利用加速度換能器的數據即時檢測癲癇發作的驗證實驗確認了性能。

研究團隊利用全球廣泛使用的、英國ARM公司的小型處理器進行相同的計算,對二者進行了比較。結果顯示,新開發的處理器的計算速度為其1.4倍,能效為其3.8倍。

試製品的尺寸約為1毫米見方。保健用途的感測器為了檢測數據異常,需要具備一定的數據處理性能。實施能滿足該要求的數據處理時,功耗為77微瓦(1微瓦為1百萬分之1瓦),這種程度的功耗利用普通的鹼性水銀電池可以連續運行約100天。

用於IoT的感測器一般是將獲得的數據存儲於雲端,然後在伺服器上處理。將伺服器的處理結果發送給感測器並控制器件需要一定的時間。具備心電圖監測功能的健康設備等則需要進行近乎即時的處理。

研究團隊今後計劃在保持尺寸和功耗不變的同時,開發可用於其他領域的處理器。

表 利用邊緣計算的領域

自動駕駛汽車

行駛和製動等車輛控制

保健

檢測心電圖等數據的異常

製造現場

智慧工廠的生產設備和數據控制

安全

利用面部識別的進出管理

無人航空載具

自主飛行所需的數據處理

日文:矢野攝士、《日經產業新聞》,2021年3月16日
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