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让技术更便宜更小更高效

导读 二十五年前,计算机面临着一个大问题。微处理器使用越来越低的电压来提高运行效率。但为了跟上处理能力,他们使用越来越高的电流,并且高电

二十五年前,计算机面临着一个大问题。微处理器使用越来越低的电压来提高运行效率。但为了跟上处理能力,他们使用越来越高的电流,并且高电流与低电压的组合开始测试电源可以安全产生的极限。

沙利文的同事斯托斯教授表示,事实上,这一挑战如此严峻,以至于在 2000 年左右,专家预测处理器将在“相当于太阳表面”的热密度下运行,而更高的时钟频率将导致它们“熔化并爆炸”。

沙利文陷入了这场危机,他当时正在研究新的电路架构和组件,以更好地传输电力。他利用电感器(在磁场中存储能量的组件)之间的耦合,创建了一种将磁路和电路相结合的新设计。“这实际上已经成为高电流供电的标准,”他说。“它使电路更加高效、更加紧凑,并且在处理器负载变化时能够快速响应。”

与此同时,沙利文帮助开发了缩小笨重电感器和变压器的新方法,以便将它们集成到带有晶体管和其他半导体器件的芯片中。此设置允许某些处理器以高功率短时间运行,而其他处理器则继续以低功率运行。“当您加载一些复杂的网页或其他内容时,您只使用高功率几分之一秒,”沙利文说。最终解决了危机。它还启用了智能手机和数据中心的现代计算能力。“这是多种技术的结合,阻止了大规模的崩溃。”

沙利文将于今年夏天入选美国国家发明学院院士,长期以来一直是电力电子领域的先驱,或者简单地说,是使用电子元件传输电力的领域的先驱。除了改变计算之外,该领域还彻底改变了照明、太阳能、机器人和医疗设备等行业,并将成为创建电动汽车新基础设施的关键。

“有很多不使用电力电子器件的用电方式,例如,传统的咖啡机只是一个连接到电网并打开和关闭的加热元件,”沙利文说。“但如果你仔细观察当今使用的最好、最高效的技术,你会发现它几乎总是最终使用电力电子技术。”

Sullivan 自 1996 年以来一直在 Thayer 任教,目前是 Sue 和 John Ballard '55 TT'56 工程学教授,共同领导电源管理集成中心 (PMIC),该中心是达特茅斯学院、加州大学圣地亚哥分校和 16 个行业合作伙伴之间的合作项目,旨在创造越来越便宜、越来越小、越来越高效的电子技术。他说,这个领域是概念与实践的令人兴奋的结合。

“有时它非常实用,有时又附带着美丽的理论,”沙利文说。“作为一名工程师,当你在工作台上做出一些复杂的东西并且它确实有效时,这是一回事;而当你走进一个你以前从未去过的房间并且你设计的东西正在运行灯光时,这是另一回事。”

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