二十五年前,計算機面臨著一個大問題。微處理器使用越來越低的電壓來提高運行效率。但為了跟上處理能力,他們使用越來越高的電流,并且高電流與低電壓的組合開始測試電源可以安全產生的極限。
沙利文的同事斯托斯教授表示,事實上,這一挑戰如此嚴峻,以至于在 2000 年左右,專家預測處理器將在“相當于太陽表面”的熱密度下運行,而更高的時鐘頻率將導致它們“熔化并爆炸”。
沙利文陷入了這場危機,他當時正在研究新的電路架構和組件,以更好地傳輸電力。他利用電感器(在磁場中存儲能量的組件)之間的耦合,創建了一種將磁路和電路相結合的新設計。“這實際上已經成為高電流供電的標準,”他說。“它使電路更加高效、更加緊湊,并且在處理器負載變化時能夠快速響應。”
與此同時,沙利文幫助開發了縮小笨重電感器和變壓器的新方法,以便將它們集成到帶有晶體管和其他半導體器件的芯片中。此設置允許某些處理器以高功率短時間運行,而其他處理器則繼續以低功率運行。“當您加載一些復雜的網頁或其他內容時,您只使用高功率幾分之一秒,”沙利文說。最終解決了危機。它還啟用了智能手機和數據中心的現代計算能力。“這是多種技術的結合,阻止了大規模的崩潰。”
沙利文將于今年夏天入選美國國家發明學院院士,長期以來一直是電力電子領域的先驅,或者簡單地說,是使用電子元件傳輸電力的領域的先驅。除了改變計算之外,該領域還徹底改變了照明、太陽能、機器人和醫療設備等行業,并將成為創建電動汽車新基礎設施的關鍵。
“有很多不使用電力電子器件的用電方式,例如,傳統的咖啡機只是一個連接到電網并打開和關閉的加熱元件,”沙利文說。“但如果你仔細觀察當今使用的最好、最高效的技術,你會發現它幾乎總是最終使用電力電子技術。”
Sullivan 自 1996 年以來一直在 Thayer 任教,目前是 Sue 和 John Ballard '55 TT'56 工程學教授,共同領導電源管理集成中心 (PMIC),該中心是達特茅斯學院、加州大學圣地亞哥分校和 16 個行業合作伙伴之間的合作項目,旨在創造越來越便宜、越來越小、越來越高效的電子技術。他說,這個領域是概念與實踐的令人興奮的結合。
“有時它非常實用,有時又附帶著美麗的理論,”沙利文說。“作為一名工程師,當你在工作臺上做出一些復雜的東西并且它確實有效時,這是一回事;而當你走進一個你以前從未去過的房間并且你設計的東西正在運行燈光時,這是另一回事。”
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