Наноморфная ячейка - Nanomorphic cell

В наноморфная ячейка[1] концепция атомарного уровня, интегрированного, самодостаточного микросистема с пятью основными функциями: внутреннее энергоснабжение, считывание, приведение в действие, вычисление и связь. Интеграция на атомарном уровне обеспечивает максимальную функциональность на единицу объема для микросистем. Абстракция наноморфных ячеек позволяет анализировать фундаментальные пределы достижимой производительности для наноразмер системы во многом так же, как машина Тьюринга и двигатель Карно поддерживают такие исследования пределов для обработки информации и тепловых машин соответственно.

Концепция наноморфных ячеек вдохновлена ​​тенденцией, синергетической с масштабированием полупроводниковых устройств; использовать эти базовые технологии для различных интегрированных системных приложений. Эта тенденция называется функциональной диверсификацией и характеризуется интеграцией не-CMOS такие устройства, как датчики, приводы, источники энергии и т. д. с помощью традиционных КМОП и других новых устройств обработки информации. Многофункциональные микросистемы становятся морфическими (буквально означает в форме ), потому что его архитектура определяется конкретным приложением и фундаментальными ограничениями на параметры объемной системы.[2]

Модель наноморфной клетки была применена для анализа возможностей автономной интегрированной микросистемы порядка размера живой клетки, то есть куба со стороной 10 микрометров [1, 2]. Функция этой микросистемы заключается, например, при инъекции в организм для взаимодействия с живыми клетками, например определять состояние клетки и поддерживать определенное «лечебное» действие. Он должен иметь возможность собирать данные о живой клетке, анализировать данные и принимать решение о состоянии живой клетки. Он также должен связываться с внешним контролирующим агентом и, возможно, предпринимать корректирующие действия. Такая ячейка потребует собственных источников энергии, датчиков, компьютеров и устройств связи, интегрированных в полную систему, структура которой продиктована предполагаемой функцией наноморфной ячейки. Наноморфная ячейка может рассматриваться как крайний пример класса систем, известных как автономные микросистемы, например WIMS (Беспроводные интегрированные микросистемы),[3] PicoNode,[4] Лаборатория на таблетках[5] и Smartdust.[6]

Рекомендации

  1. ^ Жирнов Виктор; Кавин, Ральф (2008). «Морфические архитектуры: пределы атомного уровня». Архив онлайн-материалов MRS. 1067. Дои:10.1557 / PROC-1067-B01-02. ISSN  1946-4274.
  2. ^ Cavin, R .; Hutchby, J. A .; Жирнов, В .; Brewer, J. E .; Бурианов, Г. (2008-05-01). «Новые исследовательские архитектуры». Компьютер. 41 (5): 33–37. Дои:10.1109 / MC.2008.155. ISSN  0018-9162. S2CID  3191051.
  3. ^ Мудрый, Кенсалл Д. (2007-05-01). «Интегрированные датчики, МЭМС и микросистемы: размышления о фантастическом путешествии». Датчики и исполнительные механизмы A: физические. 136 (1): 39–50. Дои:10.1016 / j.sna.2007.02.013. ISSN  0924-4247.
  4. ^ Rabaey, J .; Ammer, J .; Отис, В .; Burghardt, F .; Chee, Y.H .; Pletcher, N .; Листы, М .; Цинь, Х. (01.07.2006). «Дизайн со сверхнизким энергопотреблением - дорожная карта исчезающей электроники и окружающего интеллекта». Журнал IEEE Circuits and Devices Magazine. 22 (4): 23–29. CiteSeerX  10.1.1.63.6596. Дои:10.1109 / MCD.2006.1708372. S2CID  390484.
  5. ^ Купер, Джон М .; Камминг, Дэвид Р. С .; Рид, Стюарт В. Дж .; Ван, Лэй; Йоханнесен, Эрик А. (20 декабря 2006 г.). «Реализация радиотелеметрии в формате lab-in-a-pill». Лаборатория на чипе. 6 (1): 39–45. Дои:10.1039 / B507312J. ISSN  1473-0189. PMID  16372067.
  6. ^ Cook, B.W .; Lanzisera, S .; Пистер, К. С. Дж. (01.06.2006). «Проблемы SoC для RF Smart Dust». Труды IEEE. 94 (6): 1177–1196. Дои:10.1109 / JPROC.2006.873620. ISSN  0018-9219. S2CID  16089712.