建设 NASA 的基础设施将加速 21 世纪气候科学、航空、推进、“绿色”技术、小型化等诸多领域的进步。投资 NASA 的基础设施就是投资经济扩张,并继续保持美国在载人太空探索、地球和空间科学、航空研究和变革性技术进步方面的领先地位。
除了这次任务之外,惠特克表示,其他几项创新也有可能改变机器人目前探索太阳系的方式。目前,探测器使用立体视觉来探测地形危险。惠特克表示,如果激光测距技术(称为 Lidar)可以小型化以适合机器人,那将是一个“突破”。
物联网 (IoT) 在我们的生活中变得越来越重要。原因之一是技术小型化。它可以降低功耗并在每片芯片面积上放置更多晶体管,从而提高制造成本。这些优势是大规模部署 WSN 的重要标准。然而,随着技术小型化,半导体设备更容易受到辐射和其他故障源的影响,例如温度、频率、电压、光影响等波动。因此,光学(激光)故障注入 (FI) 攻击变得更加可能。光学 FI 攻击属于半侵入式攻击 [1]。这种类型假设攻击者不仅要获得对设备本身的物理访问权限,还要获得其内部结构的物理访问权限。因此,它通常需要对被攻击设备进行一些初步准备,例如对被攻击芯片进行解封装。有关所有其他类型的详细信息,请参阅 [1]。FI 攻击的目标是引发错误,使设备切换到非预期的操作模式。利用设备的这种运行状态并观察其输出,敏感数据可能会泄露。
地质实地考察使行星探索具有科学价值:它们比最先进的自主探测器速度更快、功能更强大。“支持机器人探索的人主张更多的人工智能,即机器人能够做出更复杂的决策,从而提高效率,”克劳福德解释说。“但使它们便宜的因素之一是小型化。你可以让机器人在一定程度上变得更智能、更高效,但它们不会变得更小,从而更便宜。”他解释说,随着小型化,探测器可以携带的科学仪器数量、可以收集的样本数量以及覆盖更多地面的能力都会减少。“[火星探测器]勇气号和机遇号在火星上是了不起的东西,但它们在八年内行驶的距离相当于阿波罗宇航员在三天内行驶的距离,这一事实说明了一切。”在某个时候,开发“更智能”(但装备不是更好)的自主探测器的成本将超过科学收集的微薄收益,并超过现有的科学预算。
180 度混合耦合器设计为在 5 至 10 GHz 频率范围内小型化,求和端口相移为 0 度,差分端口相移为 180 度。小型化可以最大限度地降低功耗,而无源元件可以解决微带线基板材料复杂的可达性问题!将在 Cadence 中选择和设计电感器的金属层,并确定金属的磁导率和介电常数。设计过程从先进设计系统 (ADS) 中的环形混合耦合器微带线开始,到集总无源元件,再到 Cadence 中的有源 65nm CMOS 实现。仿真结果显示,通过中心抽头电感的材料在 EMX 仿真后产生了寄生电感,使感兴趣的频率带宽向左移动 1GHz。无源电路的正向增益为-10dB,回波损耗约为-6dB。已进行文献研究以缩小混合耦合器的体积并分析其性能参数。最终结果表明,仅使用了四个无源元件,覆盖了感兴趣的频带5GHz。
自动驾驶汽车是微电子和传感器应用的一个突出例子,其中最重要的是雷达和激光雷达传感器。它们各自的市场潜力巨大,例如,据估计,汽车激光雷达的市场规模将在未来两年内(2020 年至 2022 年内)翻一番。公众意识和行业对进一步小型化此类传感器封装的需求是汽车行业不断努力的主要驱动力,以便能够将这些设备集成到车身中,例如保险杠、格栅和外部灯(前灯和尾灯),而不是将它们连接起来(例如,如果是激光雷达设备,则将其连接到汽车顶部)。安全(对于驾驶员和其他人而言)是汽车行业最重要的关键方面。因此,高级驾驶辅助系统 (ADAS) 和自动驾驶汽车都需要高价值和高性能的雷达和激光雷达系统。目前的瓶颈是此类传感器设备的尺寸相对较大、重量和功耗较大。由于这些因素在汽车内部受到严格限制,因此迫切需要进一步小型化、提高功能性和有效利用资源。
众所周知,由于磁性元件缺乏可集成性,因此在设计集成电路时应避免使用磁性元件。磁性元件制造领域的新发展是使用单片制造技术(而不是当今的批量方法)集成和小型化的有前途的器件。这种发展的驱动力在于某些受益于或依赖于使用铁磁介质的电感或磁耦合器件的应用。此类应用的示例包括调谐射频谐振器、匹配网络、直流-直流功率转换和调节、网络滤波器和线路隔离器/耦合器。新兴应用需要更高的移动性、更低的功耗以及更小的元件和系统尺寸,这已成为高度集成系统和/或子系统发展的驱动力。为了顺应这些趋势,必须能够将高质量的磁性器件(即电感器和变压器)与其运行的系统集成在一起,而不是作为独立的分立器件。它们的离散特性不仅阻碍了进一步小型化,而且其特性也阻碍了性能(例如速度)的提高。单片磁性设备的主要特点包括:
我们做了什么?Expleo 领导的 ENSO CubeSAT 项目已成功将卫星小型化至仅 10x10x10 厘米——小到可以握在手中。该内部项目与蒙彼利埃大学太空中心合作,Expleo 创建了一个纳米卫星研发平台,旨在通过向测量太阳活动及其对地球影响的 SANSA 地面站提供信号来帮助表征电离层。
小型化、成本、功能性、复杂性和功耗是电路设计中需要注意的重要且必要的设计特性。小型化和功耗之间存在权衡。智能技术一直在寻找新的范例来继续改善功耗。可逆逻辑是部署以避免功耗的智能计算之一。研究人员提出了许多基于可逆逻辑的算术和逻辑单元 (ALU)。然而,容错 ALU 领域的研究仍在进行中。本文的目的是通过使用奇偶校验保留逻辑门来弥补容错领域新研究人员的知识空白,而不是通过各种来源搜索大量数据。本文还介绍了一种基于高功能的新型容错算术和逻辑单元架构。以表格形式显示了优化方面的比较,结果表明,所提出的 ALU 架构在可逆逻辑综合的所有方面都是最佳平衡。所提出的 ALU 架构采用 Verilog HDL 进行编码,并使用 Xilinx ISE design suite 14.2 工具进行仿真。所提出的架构中使用的所有门的量子成本均使用 RCViewer + 工具进行验证。
NewSpace 代表了一种现代化的太空任务方法,其特点是三个主要元素:太空私有化、卫星小型化和利用太空数据开发创新服务[1]。这一概念不同于传统的政府主导的太空计划,强调 SpaceX 和 Rocket Lab 等私营公司在卫星制造和发射中的作用。商用现货 (COTS) 组件的调整和筛选推动了卫星的小型化,包括立方体、微型和纳米卫星,使其能够在单个发射器中部署并方便进入低地球轨道 (LEO) [2]。低地球轨道卫星运行在距离地球表面 160 至 2000 公里的轨道上 [1],提供各种服务。其中包括地球观测、互联网连接、科学研究、卫星导航、与 5G 技术的集成以及用于航空和海事目的的跟踪。这些服务是太空私有化和卫星小型化趋势的综合影响的结果 [3]。 NewSpace 催生了卫星物联网 (IoT) 的出现,使通过紧凑而高效的低地球轨道 (LEO) 卫星直接从地面传感器收集数据成为可能 [4]。以前,这种数据收集需要广泛的地面站网络。然而,NewSpace 的进步促进了基于云的服务,这些服务提供了共享地面站网络和用于数据处理的高级计算能力。此外,LEO 星座正在改变物联网连接,特别是在偏远地区,FOSSA Systems、Sateliot 或 Lacuna 等公司处于这一发展的前沿。基于卫星的低功耗广域网 (LPWAN) 的出现标志着物联网领域的重大发展,以与地面提供商具有竞争力的成本为设备提供全球连接,从而有望大幅扩展连接设备 [5]。物联网正在通过实现从传感器到自动驾驶汽车的各种设备之间的连接,使各个行业发生革命性变化,自动化和增强运营