Ein Kubikmillimeter

Forscher entwickeln kleinsten Computer der Welt

(Bild: University of Michigan/Gyouho Kim)

Wissenschaftler der Universität von Michigan haben den nach eigenen Angaben kleinsten PC der Welt entwickelt. Auf einer Grundfläche von nur einem Quadratmillimeter (!) beherbergt der Mini-Rechner unter anderem einen Prozessor plus Speicher, eine Batterie, einen Sensor sowie ein Funkeinheit samt Antenne zur drahtlosen Datenübertragung.

Entwickelt wurde der Miniatur-Computer am Department of Electrical Engineering and Computer Science unter der Führung der beiden Professoren Dennis Sylvester und David Blaauw sowie Assistenzprofessor David Wentzloff, um den Augeninnendruck von an Grünem Star erkrankten Patienten zu messen. In das menschliche Auge implantiert, soll das System kontinuierlich den Verlauf der Krankheit erfassen und messen.

In einem gerade einmal einen Kubikmillimeter großen Gehäuse beherbergt der Mini-PC zu diesem Zweck einen extrem stromsparenden Mikroprozessor, einen Speicher, einen Drucksensor, eine Dünnfilmbatterie, die über eine ebenfalls integrierte Solarzelle aufgeladen wird, sowie eine Funkeinheit, welche die Messdaten drahtlos an ein externes Auslesegerät überträgt.

Sonnenlicht versorgt Mini-PC mit Strom
Bei dem Prozessor des Drucksensors handle es sich um eine Weiterentwicklung eines eigenen Chips, der eine einzigartige Power-Gating-Architektur zur Reduzierung sogenannter Leckströme sowie einen extremen Schlafmodus verwende, um den Stromverbrauch so niedrig wie möglich zu halten.

Angaben der Wissenschaftler zufolge "wacht" das System alle 15 Minuten auf, um Messungen vorzunehmen, wobei es durchschnittlich 5,3 Nanowatt verbraucht. (Ein Nanowatt entspricht einem Milliardstel eines herkömmlichen Watt, Anm.) Um die Batterie mit Strom zu versorgen, müsse die integrierte Solarzelle täglich anderthalb Stunden Sonnenlicht oder zehn Stunden Kunstlicht ausgesetzt sein. Der Speicher reiche aus, um die gesammelten Informationen von bis zu einer Woche darauf abzulegen.

"Anwendungsmöglichkeiten sind unendlich"
"Das ist der erste vollständige Computersystem dieser Größe", so Sylvester in einer Mitteilung der Universität von Michigan. "Wir können Daten sammeln, speichern und übertragen. Die Anwendungsmöglichkeiten für Systeme dieser Größe sind unendlich." Kommerziell auf dem freien Markt erhältlich sein dürfte der Mini-PC aber erst in einigen Jahren.

Die nächste Herausforderung werde sein, ergänzt sein Kollege Blaauw, Miniatur-Systeme für Anwendungen zu entwickeln, mit denen sich weitere Körperfunktionen, unsere Umwelt oder Gebäude überwachen lassen. Weil die Systeme so klein seien, ließen sich Hunderttausende von ihnen auf nur einer einzigen Halbleiterscheibe, einem sogenannten Wafer, produzieren, schwärmt der Wissenschaftler.