Новые технологии в микроэлектронике и светодиодах
В 21 веке изобретения и открытия часто происходят на стыке двух или более наук. И это не удивительно — основных актуальных вопросов не так много и над ними работает не мало людей во многих странах. А вот соприкосновений различных тем на порядки больше и многие из них выявляются случайно.
Так произошло и в этот раз.
Группа российских исследователей из Самары работала над увеличением эффективности осветительных светодиодов. В этой области традиционно лидируют фирмы производители систем освещения Philips, Osram и южнокорейские разработчики. Учитывая огромные бюджеты выделяемые им на научные исследования более мелким разработчикам довольно сложно тягаться с ними. Поэтому одной из задач был поиск нетрадиционных решений.
Другая группа из того же института занималась микроэлектроникой — микросхемами FPGA и ASIC. В последнее время повышенный интерес к данной области был вызван возможностью использования специализированных микросхем в области майнинга криптовалют. Для этих целей ключевыми параметрами определяющими успех или неуспех того или иного решения являются производительность и энергопотребление. По этим параметрам в основном выигрывает ASIC, но он заметно дороже и обладает меньшей гибкостью по сравнению с FPGA. Кроме того обоим технологиям приходиться конкурировать с видеопроцессорами Nvidia и AMD.
И вот однажды общаясь на одном из коллоквиумов по энергопотреблению исследователи из обоих групп подумали, что неплохо бы использовать энергию потребляемую процессорами для освещения. В короткое время была сформирована совместная группа для проверки этой гипотезы. И через некоторое время удалось создать прообраз на основе AsGa технологии.
Для дальнейших исследований обе вышеупомянутые группы были объединены и вскоре была разработана технология получившая название FIGASIC (FPGA In asGa ASIC).
Кратко рассмотрим, что же из себя представляет чип FIGASIC.
Как известно, ASIC обладая высокой эффективностью может выполнять только те функции, которые были заложены при программировании. В тоже время FPGA микросхемы являясь вентильной матрицей легко перепрограммируется. Так вот FIGASIC обладая эффективностью ASIC может перепрограммироваться как FPGA. И кроме того, как это не удивительно, он может излучает видимый свет как обычный светодиод, решая одновременно проблему экономии энергии и отвода тепла от чипа. И в довершение всего инженерам удалось промодулировать свет и добавить фотодиод для беспроводной передачи и приема информации от кристалла.
Единственная пока не решенная проблема это небольшая дальность действия беспроводного интерфейса — не более метра. А проводной интерфейс пока получается довольно дорогим и не выгодным для использования с одним чипом. Поэтому применение FIGASIC в уличном освещении улиц, как изначально планировалось, оказалось экономически не выгодно. Однако в местах с большой плотностью размещения фонарей это оказалось возможно.
И таким местом, выбранным для опытной эксплуатации, стал стадион «Самара Арена» построенный в Самаре к Чемпионату Мира по футболу 2018 года.
Схема размещения будет построена следующим образом. К каждой группе прожекторов общего освещения состоящей из 50 чипов FIGASIC будет подведен оптический канал и все они будут подключены к управляющему центру. Из управляющего центра, расположенного неподалеку, можно оперативно изменять назначения кластеров, используя их для майнинга той или другой криптовалюты или для научных исследований.
Таким образом за время проведения Чемпионата планируется не только окупить уже произведенные исследования и опытную разработку, но и заработать средства для дальнейших исследований.
В настоящий момент монтаж большей части оборудования уже закончен и 1 апреля 2018 года будет произведен пробный запуск двух из восьми кластеров. Запуск всего оборудования планируется ближе к Чемпионату — 15 мая 2018 года (следите за курсом криптовалют).
По результатам использования осенью будет разработан план дальнейших исследований. Но уже сейчас новой технологией заинтересовались в Бразилии, Монголии и многих других странах.
Столь значительные исследования были бы не возможны без должной поддержки как финансовой так и организационной. Основная финансовая помощь была оказана фондами Intol Capitol, Runo Capitol, Руснана и лично его руководителем Борисом Анатольевичем Чабуйсом. Организационно проект поддержали на уровне города, области и страны. Также поддержку исследований, лично посетив исследовательский центр выразили все кандидаты в Президенты России во время предвыборной кампании 2018 года.
Перевод с русского на русский 1 апреля 2018 года.
