Wysłuchaj audycji na temat „drewnianych chipów” z udziałem prof. Witolda Pleskacza

Redakcja Czwórki Polskiego Radia w audycji „Mamy to” podjęła, poruszony ostatnio także przez społeczność WEiTI na naszym Facebookowym profilu, temat drewnianych chipów.

Temat ten stał się głośny od momentu opublikowania artykułu

w Nature Communications (6:7170 doi: 10.1038/ncomms8170 (20150)). Autorem publikacji jest profesor Yei Hwan Jung z Department of Electrical and Computer Engineering, University of Wisconsin–Madison.

Zaproponowane przez grupę naukowców półprzewodnikowe chipy ze wspomagającą warstwą z nanowłókien celulozowych (CNF) nie dość, że są biodegradowalne (doskonale sprawdzą się np. w roli czujników środowiskowych), to spełniają przy tym wymogi współczesnej elektroniki – są elastyczne i wytrzymałe.

Komentarza naukowego do audycji wyemitowanej 11 czerwca 2015 r. na antenie Czwórki Polskiego Radia udzielił prof. Witold Pleskacz z Instytutu Mikroelektroniki i Optoelektroniki WEiTI.

Zachęcamy do wysłuchania audycji. (Tym, którzy chcą pominąć część muzyczną polecamy odsłuchanie od 6 minuty i 40 sekundy, a następnie od 15 minuty i 16 sekundy). 

       

W nawiązaniu do nowej technologii tworzenia chipów prof. Witold Pleskacz wspomina o realizowanym m.in. przez Politechnikę Warszawską projekcie BIOSIP pt. „Mikroukładowa technologia pomiaru parametrów psychofizjologicznych w warunkach dynamicznych”, którego jest kierownikiem.

Celem projektu jest opracowanie nowej mikroukładowej technologii umożliwiającej pomiar parametrów psychofizjologicznych w warunkach dynamicznych. Pozwoli ona na zintegrowanie wielu systemów i torów pomiarowych wewnątrz mikroukładu scalonego. Opracowane w projekcie rozwiązanie pozwoli zredukować wymiary obecnie stosowanych rozwiązań, podniesie ich niezawodność, obniży pobór prądu oraz zwiększy możliwości aplikacyjne.

Mikroukładowa technologia pomiaru parametrów psychofizjologicznych zostanie zrealizowana poprzez dwa równolegle opracowywane autorskie rozwiązania:

BioSoC (SoC, ang. System on Chip) - specjalizowany układ scalony, z analogowo-cyfrowymi torami przetwarzania sygnałów oraz mikrokontrolerem przetwarzającym i analizującym sygnały.

BioSiP (SiP ang. System in Package) - minimoduł integrujący funkcje i możliwości pomiarowe współczesnych urządzeń diagnostycznych. Opracowany system pomiarowy stanie się atrakcyjny jako element urządzeń mobilnych nowej generacji, składnik systemów monitorowania i ochrony zdrowia.

Prace wykonywane w Politechnice Warszawskiej skupiają się wokół opracowania zintegrowanego systemu elektronicznego BioSoC. Zadanie to realizowane jest we współpracy z Instytutem Technologii Elektronowej, w którym, na podstawie opracowanych w Politechnice Warszawskiej schematów elektrycznych, projektowane są topografie masek produkcyjnych bloków składowych układu BioSoC.

Efektem dotychczasowych prac jest zaprojektowana i wyprodukowana w krótkiej serii prototypowej pierwsza wersja układu BioSoC – BS1 (na zdjęciu). Topografia masek produkcyjnych układu BS1 została przedstawiona na rysunku niżej. Układ scalony składa się z 4,6 milionów tranzystorów, wymiary struktury krzemowej to 5 mm x 5 mm (25 mm2), a liczba wyprowadzeń wynosi 84.

Układ BS1 zawiera:

-        cztery analogowe tory pomiaru sygnałów EKG/EMG wraz z 16-bitowym przetwornikiem analogowo-cyfrowym,

-        wzmacniacz RLD (ang. Right Leg Drive),

-        tor pomiary częstości oddechu, tor pomiaru rezystancji i dwa tory pomiaru temperatury skóry wraz z 12-bitowym przetwornikiem analogowo-cyfrowym,

-        układ generacji sygnału zegarowego: generator kwarcowy 32,768 kHz, generator kwarcowy 8 MHz, generator pierścieniowy 8 MHz,

-        układ generacji prądów i napięć referencyjnych,

-        mikrokontroler ADELIT:

  • jeden rdzeń 32-bitowy,
  • 32 KB pamięci programu,
  • 32 KB pamięci danych,
  • kontroler przerwań,
  • jednostka „debugera”,
  • liczniki,
  • 16 portów we/wy ogólnego przeznaczenia,
  • 2 interfejsy UART,
  • 2 interfejsy SPI.

Układ scalony BS1

     

  

 

 

 

 

 

  

  

  

  

  

 

     

   

   

   

        

Topografia masek produkcyjnych układu scalonego BS1

  

   

   

   

  

  

    

     

   

Pełna informacja o projekcie BIOSIP znajduje się tutaj.

     

    

     

     

     

      

 *Użyte zdjęcie tytułowe jest częścią artykułu High-performance green flexible electronics based on biodegradable cellulose nanofibril