为了满足对闪电般快速移动技术的飙升需求，科技巨头每年都在创造比以前的型号更快、更强大、电池电量更持久的设备。像苹果和三星这样的公司能够年复一年地奇迹般地实现这一目标的一个主要原因是，世界各地的工程师和研究人员正在设计效率越来越高但仍能提供高速的微芯片。
为此，在杨百翰大学的一个小组领导的研究刚刚建成了世界上能效最高的高速模拟-数字转换器(ADC)芯片。ADC 是一种微小的技术，几乎存在于所有将模拟信号(如无线电波)转换为数字信号的电子设备中。
由杨百翰大学教授 Wood Chiang 博士创建的 ADC。学生 Eric Swindlehurst 和他们的同事在 10GHz 下仅消耗 21 毫瓦功率用于超宽带无线通信;当前的 ADC 以可比的速度消耗数百毫瓦甚至数瓦的功率。BYU 制造的 ADC 具有目前全球最高的电源效率，它保持着可观的利润记录。
“世界各地的许多研究小组都关注 ADC;这就像是一场谁能制造出世界上最快、最省油的汽车的比赛，”蒋说。“要打败世界各地的其他人是非常困难的，但我们做到了。”
像蒋这样的研究人员面临的主要挑战是，通信系统设备内越来越高的带宽意味着消耗更多功率的电路。Chiang、Swindlehurst 和他们的团队着手解决这个问题，他们专注于 ADC 电路的一个关键部分，即 DAC，它是代表 ADC 完全相反的核心部分：数模转换器。
对于精通技术的人，以下是对研究团队所做工作的广泛解释：
他们通过缩放电容器平行板面积和间距来减少来自 DAC 的负载，从而使转换器更快、更高效。他们还以与传统方式不同的方式对单元电容器进行分组，将属于 DAC 中同一位的一部分的单元电容器组合在一起，而不是让它们始终交错。这样做将底板寄生电容降低了三倍，在提高速度的同时显着降低了功耗。
最后，他们使用了自举交换机，但通过使其成为双路径进行了改进，其中每条路径都可以独立优化。这种方法提高了速度，但不需要额外的硬件，因为它涉及拆分现有设备并在电路中进行路由更改。
该项目由科技部和一家科技公司联合赞助，耗时四年完成——设计芯片三年，测试一年。该团队包括来自国立阳明交通大学和加州大学洛杉矶分校的合作者，今年早些时候在IEEE 固态电路杂志上发表了该项目的详细信息，Swindlehurst 是主要作者。
“我们已经在杨百翰大学证明了这种芯片的技术，而且这种特殊技术的功效是毫无疑问的，”蒋说。“这项工作确实突破了可能性，将为消费者带来很多便利。由于这项技术，您的 Wi-Fi 将继续变得更好，您将拥有更快的上传和下载速度，您可以观看 4K 或即使是 8K，也几乎没有延迟，同时保持电池寿命。”
蒋表示，ADC 的其他可能应用包括自动驾驶汽车(使用大量无线带宽)、智能可穿戴设备(如眼镜或智能隐形眼镜)，甚至可植入设备等。
该设备需要复杂的设计和验证，以确保转换器中的所有数千个连接都能正常工作。设计中的一个错误至少需要额外一年的时间才能纠正，因此团队很高兴没有犯任何错误。
“这就像建造一个小城市。这个项目有很多细节，”蒋说。“学生团队完成了一项了不起的工作——所有的部分都完美地结合在一起，实现了这一工程壮举。我很幸运能在杨百翰大学与这些才华横溢的学生一起工作。”