أعلن معهد مصدر للعلوم والتكنولوجيا، المؤسسة الأكاديمية البحثية للدراسات العليا التي تركز على تقنيات الطاقة المتقدمة والتنمية المستدامة، أمس أن اثنين من أعضاء الهيئة التدريسية قدما أوراق عمل في المؤتمر الدولي للدوائر المتكاملة 2012 الذي ينظمه معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) في سان فرانسيسكو.
وتعد هذه المرة الأولى التي يتم فيها قبول ورقة علمية من دولة عربية في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا من قبل المؤتمر الدولي للدوائر المتكاملة. وقد قدم الدكتور جيرالد يو، والدكتور مايكل بروت، وكلاهما أستاذ في قسم هندسة النظم الدقيقة في معهد مصدر، ورقتي العمل خلال المؤتمر.
ويعد المؤتمر الدولي للدوائر المتكاملة، الذي تركز دورته التاسعة والخمسين هذا العام على موضوع "أنظمة السيليكون لتعزيز الاستدامة"، الذي أقيم خلال الفترة من 19-23 فبراير الجاري، الحدث الأبرز على أجندة الجمعية العالمية للدوائر المتكاملة. ويعد الحدث منصة مثالية لعرض التقدم المحرز في مجال الدوائر المتكاملة وأنظمة الرقاقات الإلكترونية، وتسليط الضوء على جميع مكونات الدوائر المتكاملة، مثل التقنيات التناظرية، والرقمية، والذواكر، ونماذج التوقيت، على رقاقة سليكون مشتركة. وقد تضمن المؤتمر هذا العام أكثر من 200 عرض توضيحي تقني، بما في ذلك ورقتي العمل من معهد مصدر، تطرقت إلى النتائج القياسية، وتصميمات العمليات الحديثة، والدوائر المتكاملة المستخدمة في أجهزة التقنيات الناشئة.
نهج انتقائي
وقال الدكتور فريد موفنزاده، رئيس معهد مصدر: "يعتمد المؤتمر نهجاً انتقائياً للغاية، وبالتالي فإن قبول ورقتي عمل من أساتذة كلية هندسة النظم الدقيقة في المعهد يدل على القدرات المتميزة لمعهد مصدر في هندسة النظم الدقيقة، ولاسيما في المجالات ذات الأهمية الكبيرة على الصعيد العالمي.
وقد أصبح معهد مصدر أول مؤسسة من نوعها في منطقة الشرق الأوسط وشمال أفريقيا تحظى بمثل هذا التقدير الاستثنائي، الأمر الذي يؤكد المستوى الرفيع لأعضاء هيئة التدريس.
ونحن بدورنا سنواصل العمل على تحقيق المزيد من الإنجازات العلمية والهندسية، ونود في هذه المناسبة أن نتوجه بالشكر إلى قيادة دولة الإمارات العربية المتحدة على دعمهاوخطط التنمية الاقتصادية التي تتبناها للمساعدة في توجيه جهودنا البحثية والوصول إلى مثل هذه المكانة العالمية".
وقدم البروفيسور بروت محاضرة في جلسة مسائية بعنوان (VCO-Based Quantizers: Has Their Time Arrived?). كما شارك في اللجنة الفرعية لمحولات البيانات التي ترأسها فينو غوبيناثان من مؤسسة تكساس إنسترومنتس في بنغالور. بدوره تحدث الدكتور يو في جلسة بعنوان (What is the Next RF Frontier?). كما شارك في جلسة أخرى بعنوان (Is RF Really and Answer for Healthcare Applications).
تطوير نظام على الرقاقة
ويأتي عمل الدكتور يو نتيجة أبحاثه التعاونية مع الدكتورة أناثا تشاندراكاسان، أستاذ ورئيسة قسم الهندسة الإلكترونية والاتصالات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. وقد قام الدكتور يو والدكتورة تشاندراكاسان بتطوير نظام على الرقاقة لكشف وتصنيف وتسجيل النشاط الناشئ من النشاط الكهربائي لدماغ المريض.
وتستخدم خوارزمية نشاط المخ الكهربائي لتخطيط نشاط المخ الذي يحدث قبل حدوث النوبة. ويعد هذا النظام على الرقاقة أول معالج متكامل لتصنيف النوبات بواجهة تناظرية ومحرك لتسجيل البيانات. ويعاني أكثر من 50 مليون شخص من الصرع في جميع أنحاء العالم اليوم، ويمكنهم جميعاً الاستفادة من هذا النظام المبتكر. ويمثل هذا العمل تطوراً كبيراً في مجالي الالكترونيات منخفضة الطاقة والرعاية الصحية.
حلول توقيت الأنظمة
وقد تم تنفيذ مشروع الدكتور بروت في شركة SiTime، وهي شركة لأشباه الموصلات التناظرية التي تنتج حلول توقيت الأنظمة الإلكترونية الميكانيكية الدقيقة، وتتخذ من وادي السيليكون في الولايات المتحدة مقراً لها.
ويتضمن المشروع تطوير إشارة تردد عالية الاستقرار، مما يفتح أبواب جديدة لاستخدام مرنانات النظم الميكانيكية الإلكترونية الدقيقة القائمة على السيليكون، ومؤشرات التذبذب، ومولدات الساعة للتوقيت.
وتعتمد معظم الأنظمة الإلكترونية الحديثة على أجهزة توقيت، مثل الساعة اللازمة للمعالجات الدقيقة، وتوليد الترددات الراديوية اللازمة للاستقبال اللاسلكي، وضبط الوقت اللازم لتراسل البيانات السريع عبر الإنترنت.
ويظهر العمل في هذه الورقة أن أجهزة التوقيت القائمة على الأنظمة الإلكترونية الميكانيكية الدقيقة تقدم أداء عالياًيماثل أو يتفوق على الحلول القائمة على الكوارتز، كما يشير إلى إمكانية أن تصبح الأجهزة القائمة على الأنظمة الإلكترونية الميكانيكية الدقيقة المصدر الرئيسي للتوقيت في الأجهزة الإلكترونية في المستقبل.
الرعاية الصحية واعدة
وحول توقعاته للتطورات المستقبلية في مجال الدوائر المتكاملة ونظم الرقاقات الإلكترونية، قال الدكتور يو: "يعد قطاع الرعاية الصحية من المجالات الواعدة في تطبيقات صناعة أشباه الموصلات. وقد ساهمت التطورات التكنولوجية للدوائر المتكاملة في تعزيز أداء الرقاقات الإلكترونية بشكل كبير.
واليوم، تساهم تطبيقات الأنظمة الدقيقة في مجالات مثل الرعاية الصحية في دعم الابتكارات الجديدة التي سيكون لها تأثير عميق في المستقبل. ويجري تطوير التقنيات الجديدة بما يلبي عدة احتياجات في وقت واحد مثل كفاءة الطاقة، والإشارة العالية لقياس الضجيج في تطبيقات الطب الحيوي وسلامة المريض".
السيليكون لتعزيز الاستدامة
وأضاف الدكتور يو: "تطرق المؤتمر هذا العام إلى موضوع "نظم السيليكون لتعزيز الاستدامة"، وهو موضوع يرتبط بشكل وثيق بالأبحاث التي أقوم بها، وبعالم اليوم. ومن أجل تحقيق عالم مستدام، تعد تكنولوجيا الدوائر المتكاملة ذات الطاقة المنخفضة أمراً بالغ الأهمية.
فعلى سبيل المثال، يساهم الحد من الطاقة بنسبة 10٪ في دارة إلكترونية في توفير أكثر من 5 ميجاوات من الطاقة سنويا تستهلك من قبل مركز بيانات غوغل، وفقاً لموقع غوغل.ويتمثل أحد المجالات التي تركز عليها أبحاثي في تقليل استهلاك الطاقة ضمن الدارات الإلكترونية لتطبيقات الطب الحيوي".
بدوره قال البروفيسور بروت: "تساهم التطورات في تقنيات تصميم الدوائر المتكاملة ذات الإشارة المختلطة في تطوير أجهزة إلكترونية جديدة ذات ميزات إضافية، ومستوى أداء أعلى، مع استهلاك أقل للطاقة، وحجم أصغر، وتكلفة أقل من التكنولوجيا الحالية.
وتساعد تكنولوجيا الأنظمة الميكانيكية الإلكترونية الدقيقة في إنتاج أجهزة استشعار جديدة تماماً تعتمد على الخصائص الكهربائية والميكانيكية للمواد. وفي هذه الورقة، أظهرنا أن الجمع بين تقنيات التصميم المتقدمة للإشارة المختلطة مع تكنولوجيا الأنظمة الكهربائية الميكانيكية الدقيقة يساهم في تطوير أجهزة توقيت بتردد مستقر ومرونة غير مسبوقة مقارنة مع الحلول التقليدية القائمة على الكوارتز".
يذكر أن معهد مصدر، الذي تم تأسيسه بالتعاون مع معهد ماساشوستس للتكنولوجيا، يجمع بين الجوانب النظرية والتطبيقية لرعاية ثقافة الابتكار وريادة الأعمال.