Innovativo “wake-up timer” segna una svolta nell’Internet of Things

Ha il diametro di un capello umano, consuma così poco da poter funzionare di notte alimentato dalla luce lunare e rappresenta una svolta nell’ambito delle tecnologie per l’“Internet of Things” (IoT): è il “wake-up timer” sviluppato da Orazio Aiello,ricercatore del Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni del Politecnico di Torino (DET) e Marie Skłodowska Curie Action Individual and Global Fellow (MSCA-IF-GF) nell’ambito del progetto europeo ULPIoT Ultra-Low Power and highly-scalable Interface for the Internet of Things (H2020-MSCA-IF-2015-GF: Grant Agreement no. 703988), coordinato dal Politecnico di Torino e svolto congiuntamente con il gruppo Green IC di Massimo Alioto, docente presso la National University of Singapore (NUS) sotto la supervisione di Paolo Crovetti, docente del DET.

La tecnologia attuale è tale da consentire l’interconnessione di tutti gli oggetti con cui si interagisce, che diventano pertanto “nodi” di un’unica rete globale, in grado di acquisire, trasmettere e ricevere informazioni: è l’”Internet of Things” (IoT), che si sta espandendo ad un ritmo sempre maggiore negli ultimi anni. La necessità di fornire energia per il funzionamento dei nodi è però uno dei principali limiti allo sviluppo di questo settore. Proprio per ridurre i consumi, i nodi sono tenuti spenti per la maggior parte del tempo e vengono accesi molto raramente. Ma per attivare un nodo al momento giusto è necessaria una “sveglia” - il “wake-up timer” - che deve essere sempre acceso e per questo consuma complessivamente molta più energia delle altre parti del nodo messe insieme.  Il nuovo “wake-up timer” proposto, assorbendo 1000 volte meno potenza delle precedenti soluzioni, abbatte di un fattore 1000 il consumo energetico complessivo di un nodo IoT.

“Il circuito “wake-up timer” sviluppato nel progetto ULPIoT – spiega Paolo Crovetti - permette l’attivazione programmata di un nodo IoT con consumo di potenza dell’ordine dei picowatt, un miliardo di volte meno rispetto alla potenza richiesta da uno smartwatch e fino a mille volte meno delle precedenti soluzioni allo stato dell’arte. Una così drastica riduzione di consumi è dovuta anche al fatto che il nuovo dispositivo è in grado di funzionare con tensioni di alimentazione estremamente basse e variabili, senza necessità di un regolatore di tensione, che aumenterebbe di ordini di grandezza la dissipazione di potenza. La scoperta apre quindi la strada a nuove applicazionie IoT a bassissimo costo, pervasive ed ecosostenibili”. 

"Si tratta di una svolta importante nel campo dell’IoT – dichiara Orazio Aiello – ed  è  stata ottenuta semplificando il sistema attraverso l'innovazione del circuito: abbiamo dimostrato che il chip di silicio con una potenza sostanzialmente inferiore potrà definire la tecnologia del futuro: economica, a scala millimetrica e ‘battery-free’”.

Il nuovo “wake-up timer” è stato presentato al 2018 VLSI Symposium on Circuits e pubblicato nell’IEEE Journal of Solid-State Circuits.