JP6373370B2 - チップ上における処理および発電の統合 - Google Patents

Description

[0001] 複数の計算デバイス間におけるネットワーク通信のスループットが高くなり続けているために、遍在的な(ubiquitous)デスクトップ計算デバイスまたは同様に遍在的なサーバー計算デバイスのように、物理的に固定された従前からの計算デバイスのコンテキスト以外で、計算処理を実行することが増々実用的になりつつある。例えば、処理タスクをサブタスクに分割することができ、次いでサブタスクを並列に実行することができれば、低電力消費処理ユニットのような、計算的に強力であるとは考えられない処理ユニットを含む、大多数の物理的に分散された処理ユニットによって効率的に完了することができる。このような物理的に分散された処理ユニットは、１つのデーター・センタ内、または他の同様の物理境界内に存在する必要はなく、代わりに、異なる物理位置にある無数の異なる物理デバイスに跨がって物理的に分散することができる。このようなデバイスが効率的に互いに通信することができる限り、その物理位置は重要な問題とはなり得ない。

[0002] 高スループット・ネットワーク通信は、計算デバイスが無数の形態を取ることを可能にすることができるが、処理回路によって電力が要求されることに変わりはない。その結果、計算デバイスは、従前の壁コンセントのような電力源への係留接続、またはバッテリーのような非係留電力源のいずれかを必要とする。当業者には認められようが、計算処理に給電するためのバッテリーの使用は、例えば、電気エネルギーを蓄積するバッテリーの容量限界、バッテリーの充電放電サイクルの限られた寿命、有害な化学物質の処理を含むバッテリーを製造するコスト、および他の同様の欠点を含む、欠点を伴う(comprise)可能性がある。また、当業者には認められようが、電力グリッドから入手できる電力も、高コスト、ある状況下における信頼性欠如、ならびに大規模なインフラストラクチャおよびその支持を含む欠点を伴う可能性がある。

[0003] 一実施形態では、１つ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）またはチップ上システム（ＳＯＣ）を含む集積回路のような処理デバイスを、同様の物理的サイズの電力ジェネレーター(power generator)と結合することができ、この電力ジェネレーターが電力を処理デバイスに供給することができ、これによって、電力ジェネレーターによって必要とされる材料(material)のような原料(raw material)を消費し、処理したデーターを出力することができる、単体自己給電型処理デバイスを作ることができる。この処理デバイスおよび電力ジェネレーターは、物理的、電気的、および熱的に互いに結合され、１つの一体の自己給電型処理デバイスを形成することができる。

[0004] 他の実施形態では、電力ジェネレーターは、シリコン系材料のような、処理回路をサポートすることもできる材料で製造することができる燃料電池であることが可能である。このような燃料電池は、物理的に、それが結合される処理デバイスの表面積に応じた表面積を有するようなサイズに作ることができる。水素またはメタン・ガスおよび酸化剤ガスの形態としたような燃料は、このような燃料電池の陽極および陰極を通って、流れの方向が２つの燃料を分離するように直交方位に、あるいはバッフルまたは他の物理的障壁が２つの燃料を分離するように平行方位のいずれかに導くことができる。これらのデバイスは、垂直方向に積み上げることができ、このスタックにおける１つのデバイスの一部が、気体の形態の燃料を、このスタックにおける他のデバイスの一部に配給する(deliver)ためのプレナムを作ることを可能にする。

[0005] 更に他の実施形態では、処理デバイスは、このようなデバイスから突出するリード、またはそのエッジまで突出するリードのような、物理通信接続を含むことができ、これによって、複数個のこのような一体発電および処理デバイスを、物理通信接続に対する物理レセプタを有するバックプレーン(backplane)へというように、通信可能に結合することを可能にする。また、このようなバックプレーンは、更に広い計算デバイスのネットワークへの高帯域幅通信接続、および他の機能を提供することもできる。代わりに、または加えて、処理デバイスは、ノイズが多い環境においても、短距離にわたって高いスループットのワイヤレス通信を提供することができる、高周波数ワイヤレス通信接続のような、ワイヤレス通信接続を含むことができる。

[0006] 更に他の実施形態では、電力ジェネレーターと処理デバイスとの間における熱結合が、熱電素子(thermoelectric)を構成することができ、低温で動作させることができる処理デバイスと、燃料電池の場合、高温を維持することができる電力ジェネレーターとの間における温度差から電力を生成することができる。あるいは、熱電素子は電力を消費して処理デバイス内において電力ジェネレーター間に温度差を生成することができ、これによって、電力ジェネレーターに熱を有効に追加しつつ処理デバイスを有効に冷却することができる。電力ジェネレーターと処理デバイスとの間における熱結合は、更に、電力ジェネレーターに配給される燃料と処理デバイスとの間における熱結合も含むことができ、これによって、冷たい燃料が、電力ジェネレーターによって消費される前に、処理デバイスを冷却することを可能にする。

[0007] 更に他の実施形態では、計算デバイスが、１つ以上のエネルギー蓄積デバイスと共に、１つ以上の自己給電型処理デバイスを含むことができ、最少量の処理が行われている期間中、自己給電型処理デバイスによって生成されるエネルギーをエネルギー蓄積デバイスに蓄積することができ、その結果、自己給電型処理デバイスが、その処理で消費されるよりも多い電力を生成することもできる。逆に、処理が増える期間中は、自己給電型処理デバイスは、それが生成するよりも多い量の電力を消費する必要がある場合もあり、その結果、エネルギー蓄積デバイス内に蓄積されたエネルギーの一部を消費することができる。

[0008] この摘要は、詳細な説明において以下で更に説明する概念から選択したものを、簡略化した形態で紹介するために設けられている。この摘要は、特許請求する主題の主要な特徴や必須の特徴を識別することを意図するのではなく、特許請求する主題の範囲を限定するために使用されることを意図するのでもない。

[0009] 更に他の特徴および利点は、添付図面を参照しながら進める以下の詳細名説明から明らかになるであろう。

[0010] 以下の詳細な説明は、添付図面と合わせて検討すると、最良に理解することができる。
図１は、一体自己給電型処理デバイスの一例のブロック図である。 図２は、処理デバイスの一例のブロック図である。 図３は、一体自己給電型処理デバイスの構成例のブロック図である。 図４は、一体自己給電型処理デバイスの他の構成例のブロック図である。 図５は、一体自己給電型処理デバイスの一例の熱管理形態例のブロック図である。 図６は、一体自己給電型処理デバイスの一例を含む、移動体計算デバイスの一例のブロック図である。

[0017] 以下の説明は、１つ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）を含むチップまたはチップ上システム（ＳＯＣ）のような処理デバイスと、電力を処理デバイスに供給することができる同様の物理サイズの電力ジェネレーターとを含む、１つの一体の自己給電型処理デバイスに関する。処理デバイスおよび電力ジェネレーターは、物理的、電気的、および熱的に互いに結合され、一体自己給電型処理デバイスを形成することができる。電力ジェネレーターは、シリコン系材料のような、処理回路をサポートすることもできる材料で製造することができる燃料電池であることが可能である。電力ジェネレーターと処理デバイスとの間における熱結合は、熱電素子を構成することができ、低温で動作させることができる処理デバイスと、燃料電池の場合、高温を維持することができる電力ジェネレーターとの間における温度差から電力を生成することができる。あるいは、熱電素子は、電力を消費して、処理デバイス内において電力ジェネレーター間に温度差を生成することができ、これによって、電力ジェネレーターに熱を有効に追加しつつ処理デバイスを有効に冷却することができる。計算デバイスは、１つ以上のエネルギー蓄積デバイスと共に、１つ以上の自己給電型処理デバイスを含むことができ、最少量の処理が行われている期間中、自己給電型処理デバイスによって生成されるエネルギーを、エネルギー蓄積デバイスに蓄積することができ、その結果、自己給電型処理デバイスが、その処理で消費されるよりも多い電力を生成することもできる。逆に、処理が増える期間中は、自己給電型処理デバイスは、それが生成するよりも多い量の電力を消費する必要がある場合もあり、その結果、エネルギー蓄積デバイス内に蓄積されたエネルギーの一部を消費することができる。

[0018] 例示の目的に限って、本明細書において説明する技法は、デスクトップ、ラップトップ、およびサーバー計算デバイスを含む、最新の計算デバイスにおいて一般に見られるシリコン系回路のような既存のおよび既知のデーター処理回路や、ルータおよびスイッチというようなネットワーク通信計算デバイス、ならびに磁気およびソリッド・ステート・ハード・ディスク・ドライブというようなデーター記憶計算デバイスを参照する。しかしながら、このような参照は、厳格に一例であり、説明するメカニズムを、提示される具体的な例に限定することを意図するのではない。実際、説明する技法は、このようなメカニズムおよび機器が動作する様態には関係なく、そしてこのようなメカニズムおよびこのようなデーター処理を実行するこのような機器が必要とする電力のタイプには関係なく、データーを処理することができるあらゆるメカニズムおよび機器に応用可能である。

[0019] 加えて、本明細書において説明する技法は、特定のタイプの電力ジェネレーターを参照する。例えば、陽子交換膜（ＰＥＭ：proton exchange membrane）のような燃料電池を参照する。しかしながら、このような参照は、厳格に一例であり、説明および紹介を容易にするために行われるのであって、説明するメカニズムを特定のデバイスに限定することを意図するのではない。逆に、本明細書において説明する技法は、変更してまたは変更せずに、酸化シリコン燃料電池、燐酸燃料電池、炭化水素系原料を含むがこれに限定されない溶融炭酸塩型燃料電池というような、原料から電力を生成するあらゆるデバイスまたはメカニズムにも等しく応用可能である。

[0020] 以下の説明では、計算デバイスによって実行されるプログラム・モジュールのような、コンピューター実行可能命令を参照するが、必ずしもその必要はない。更に具体的には、以下の説明では、別段示されなければ、１つ以上の計算デバイスまたは周辺機器によって実行されるアクトおよび動作の象徴的表現を参照する。したがって、このようなアクトおよび動作は、コンピューターによって実行されると言うこともあるが、構造化された形態のデーターを表す電気信号の処理ユニットによる操作を含むことは理解されよう。この操作は、データーを変換するか、またはそれをメモリーにおける位置に維持し、当業者には十分に理解されるやり方で、計算デバイスまたは周辺デバイスの動作を再構成する、または言い換えると、変化させる。データーが維持されるデーター構造は、データーのフォーマットによって定められる特定のプロパティを有する物理位置である。一般に、プログラム・モジュールは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データー構造等を含み、特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データー型を実装する。

[0021] 図１に移ると、以下の説明のためにコンテキストを示すシステム例１００が示されている。システム例１００は、自己給電型処理デバイス１０１、および自己給電型処理デバイスの形態であるその変形１４０、１５０、および１６０を含む。これらの変形は、自己給電型処理デバイス１０１の電力ジェネレーター１１０の代替実施形態を構成することができる。最初に自己給電型処理デバイス１０１に目を向けると、自己給電型処理デバイス１０１は、電力ジェネレーター１１０および処理デバイス１２０を含むことができる。一実施形態では、電力ジェネレーター１１０は、処理デバイス１２０によって利用される電力を生成することができ、これによって、自己給電型処理デバイス１０１が、外部電源から電力を得ることなく、有用な計算を実行することを可能にする。電力ジェネレーター１１０によって生成された電力は、処理デバイス１２０の処理回路によって直接消費できるタイプであることができ、このような処理回路の自然な電圧(native voltage)であることができ、これによって、処理デバイス１２０が、変圧器や変電器を必要とせずに、このような電力を消費することが可能になる。例えば、電力ジェネレーター１１０は直流電力を処理デバイス１２０に供給することができる。このような直流電力は、一例として、低電圧処理デバイスによって消費されるときに必要とされるような、０．７ボルトおよび１．２ボルトの電位で供給することができる。他の例として、電力ジェネレーター１１０によって供給される直流電力は、例えば、ネットワーキング、ストレージ、または他のチップ上システム（ＳＯＣ）処理デバイスによる高度処理(increased processing)に対応するために、１．２ボルトよりも高い電圧で供給することができる。更に他の例として、電力ジェネレーター１１０によって供給される直流電力は、ＳＯＣ処理デバイスを含む超低電力処理デバイスに対応するために、０．７ボルトよりも低い電圧で供給することができる。

[0022] 電力ジェネレーター１１０からの電力は、電極１３１および１３２のような電気接続を介して、処理デバイス１２０に供給することができる。更に具体的には、処理デバイス１２０は、電力を受けるための入力線を含むことができる１つ以上の集積回路を含むことができる。このような入力線は、処理デバイス１２０の周辺において、ピンまたは他の同様のコネクターに通信可能に結合することができる。次いで、電極１３１および１３２は、このようなピンまたは他のコネクターに接続し、電力を電力ジェネレーター１１０から処理デバイス１２０に供給することができる。

[0023] 電極１３１および１３２に加えて、処理デバイス１２０は通信接続１３９も含むことができる。一実施形態では、通信接続１３９は、処理デバイス１２０の周辺まで延びることができる導電線を同様に含むことができる。例えば、通信接続１３９は、標準的なイーサネット（登録商標）通信結合における配線に類似する、または同等であることができる一連の配線を含むことができる。このような配線は、処理デバイス１２０の通信回路から、処理デバイス１２０の周辺まで延びることができ、または例えば、通信接続１３９を介して処理デバイス１２０と通信接続を作るプラグまたは他の同様の物理インターフェースというような、外部通信アーキテクチャに、通信可能に結合することができる。

[0024] 一実施形態では、電力ジェネレーター１１０は、燃料電池の形態とすることができ、そのコンポーネントの内少なくとも一部は、処理デバイス１２０をサポートするために利用されるのと同等の原材料(source material)を含むことができる。例えば、電力ジェネレーター１００は、処理デバイス１２０を同様のシリコン系材料および／または製造技法を利用して構築することができるように、シリコン系材料を含むことが可能な燃料電池とすることができる。このような実施形態では、電力ジェネレーター１１０の１つ以上のコンポーネントの対向側に、処理デバイス１２０をエッチングすることができる。他の実施形態では、それらを組みあわせて、共通の物理的、電気的、および熱的属性を有する１つの一体のデバイスにすることができるメカニズムによってというように、電力ジェネレーター１１０および処理デバイス１２０を独立して製造し、次いで接合することができる。

[0025] 電力ジェネレーター１１０が含むことができる燃料電池の一種は、陽子交換膜（ＰＥＭ）燃料電池とすることができる。当業者には認められようが、ＰＥＭ燃料電池は、他の燃料電池よりも低い温度および圧力で動作することができる。ＰＥＭ燃料電池は、水素、水素を導出することができる炭化水素、酸素、または他の酸化体を燃料として利用することができる。更に具体的には、ＰＥＭ燃料電池の電解質は、陽子に対しては浸透可能であるが電子を伝えない薄いポリマー膜とすることができ、一方陽極および陰極は、炭素、またはシリコン系材料を含む他の同様の材料で作ることができる。水素燃料を陽極に供給することができ、ここで水素イオン、または陽子、および電子に分割することができる。水素イオンは、電解質を横切って浸透し陰極に達することができ、一方電子は外部回路を通過し、これによって電力をこのような外部回路に供給することができる。空気からというような酸素、または他の酸化体を陰極に供給することができ、ここで酸素が電子および水素イオンと結合して水を生成することができる。

[0026] 電力ジェネレーター１１０が含むことができる燃料電池の他の種類は、ガス固体酸化物形燃料電池(gas solid oxide fuel cell)とすることができる。これは、通例固体セラミック材料の形態である電解質と、この電解質の対向する両側にある陽極および陰極とを含むことができ、各極が、通例、電解質上にインク・コーティングを含む。このような燃料電池は、天然ガスを入力として受け入れることができ、燃料電池の内部で、天然ガスを水蒸気と混合して「改質燃料」(reformed fuel)を形成することができる。この改質燃料は、電解質の陽極側に入り、陽極を横断するに連れて、陽極から酸素イオンを引き寄せる。酸素イオンは、燃料電池に供給される熱気から陰極内に引き寄せられる。酸素イオンは、電解質において改質燃料と合体して、電気、水、少量の二酸化炭素、および熱を生成する。熱および水は、次に、本プロセスを継続するために利用することができ、これによって、天然ガスが入手可能である限り、燃料電池が直流電気を生成し続けることを可能にする。他の種類の燃料電池も利用することができる。

[0027] 図１に戻り、電力ジェネレーター１１０の一例は燃料電池とすることができ、そのコンポーネントは、自己給電型処理デバイス例１４０によって例示されるように向けることができる。図１に示すように、自己給電型処理デバイス例１４０は、処理デバイス１２０と、燃料電池とを含むことができる。燃料電池は、陽極１４１の形態というような前述の陽極と、陰極１４３の形態というような前述の陰極と、電解質１４２の形態というような前述の電解質とを含む。自己給電型処理デバイス例１４０の燃料電池がＰＥＭ燃料電池である場合、水素ガス１４６のような燃料を陽極１４１に供給することができ、酸化体１４７のような酸化体を陰極に供給することができる。一実施形態では、水素ガス１４６を陽極１４１に導き、酸化体１４７を陰極に導いて、このような燃料が陽極１４１および陰極１４３によってそれぞれ消費される効率を高めるために、フロー・プレートを利用することができる。例えば、フロー・プレート１４４は、図１に示すような、開口、またはガイドを含むことができ、水素ガス１４６を陽極１４１に向けて強制することができ、これによって陽極１４１による水素ガス１４６の消費を増大させる。同様に、フロー・プレート１４５は、図１に示すように、開口、またはガイドを含むことができ、酸化体１４７を陰極１４３に向けて強制することができ、これによって、陰極１４３によるその利用を増大させる。当業者には認められようが、図１に示す自己給電型処理デバイス例１４０のコンポーネントは、同じ倍率で描かれておらず、代わりに、フロー・プレート１４４および１４５の動作および設計を例示するために、縦寸法が誇張されるように示されている。

[0028] 一実施形態では、水素ガス１４６を酸化体１４７から離別させ続けるために、酸化体１４７が供給される方向に対して直交する方向から、水素ガス１４６を自己給電型処理デバイス例１４０の燃料電池に供給することができる。例えば、図１に示すように、水素ガス１４６を自己給電型処理デバイス例１４０の左側から供給し、チャネルまたはガイドによって誘導されるままに、フロー・プレート１４４の左から右に陽極１４１を横切って進むことができる。逆に、酸化体１４７は、自己給電型処理デバイス例１４０の背後として図に示される方から供給することができ、水素ガス１４６の左−右方向に対して直交する、前−後方向に陰極１４３を横切って進むことができる。

[0029] 代替実施形態では、水素ガス１４６は、図１に例示される自己給電型処理デバイス例１５０の一部として示されるバッフル１５１のような、物理的障壁によって酸化体１４７から離別させ続けることができる。このような代替実施形態では、水素ガス１４６および酸化体１４７を同じ方向から供給することができる。つまり、図１において自己給電型処理デバイス例１５０によって例示されるように、水素ガス１４６および酸化体１４７は双方共、自己給電型処理デバイス１５０の左側から供給することができ、それぞれ、フロー・プレート１４４および１４５によって案内されるままに、それぞれ、左から右に陽極１４１および陰極１４３を横切って通過することができる。このような実施形態では、フロー・プレート１４４および１４５は、自己給電型処理デバイス例１４０によって例示されたような直交方向に向けられるのではなく、それらのチャネルを同じ方向に整列させることができる。

[0030] 更に他の代替実施形態では、図１の自己給電型処理デバイス例１４０および１５０において例示したフロー・プレート１４４および１４５のような、明示的なフロー・プレート構造ではなく、積層自己給電型処理デバイス例１６０によって例示されるように、積層構成を利用することができる。このような積層構成では、１つの自己給電型処理デバイスの構造が、隣接する自己給電型処理デバイスに対してフロー・プレートとして作用することができる。例えば、積層自己給電型処理デバイス例１６０によって例示されるように、１つの自己給電型処理デバイスは、処理デバイス１２０と、陽極１４１、電解質１４２、および陰極１４３を含む燃料電池とを含むことができる。他の異なる自己給電型処理デバイスは、処理デバイス１７１と、陽極１６１、電解質１６２、および陰極１６３を含む燃料電池とを含むことができる。図１に示すように、処理デバイス１７１は、その下に積み重ねられた自己給電型処理デバイスの陽極１４１に対してフロー・プレートとして作用することができる。更に特定すると、このような実施形態では、このような積層自己給電型処理デバイスに関連する燃料電池の陽極および陰極は、これら自体がガイドまたはチャネルを含むような方法で製造することができ、近接して積層される他の自己給電型処理デバイスによって組み立てられると、関連する燃料ガスを関連する電極に向けて強制できる構造を形成することができる。このように、陽極は、ガイドまたはチャネルを含むように製造することができ、その上に積層される処理デバイス１７１と併せて、陽極１４１の表面を横切るように水素ガス１４６を強制することができる。

[0031] 同様の構造は、陰極１４３および処理デバイス１２０によって作ることができ、処理デバイス１２０と連通する陰極１４３のチャネルが酸化体１４７に陰極１４３を横切らせることができるように、この構造を陰極１４３の直下に位置付けてこれに取り付けることができる。積層自己給電型処理デバイス例１６０によって例示されるように、このような構成を繰り返すことができ、これによって、積層自己給電型処理デバイスの全てが、最上位および／または最下位にあるものは例外となる可能性はあるが、フロー・プレートの必要性を回避することを可能にする。処理デバイス１７２は、処理デバイス１７１と、陽極１６１、電解質１６２、および陰極１６３を含む燃料電池とを含む自己給電型処理デバイスの上に積み重ねられた自己給電型処理デバイスの一部になることができるので、図１に示す処理デバイス１７２は、このような繰り返しを例示する。

[0032] 図２に移り、図１に示した処理デバイス１２０は、一実施形態では、単なる単一機能処理デバイスを超えることができ、代わりに、複数の独立した処理デバイス、および例えば、１片のシリコン系材料から全てをエッチングすることができる他のトランジスタ系構造を含むことができる。例えば、一実施形態では、図１の処理デバイス１２０は、チップ上システム（ＳＯＣ）、または他の同様のデバイスとすることができ、種々の処理能力や、データー記憶能力のような、他のデーター中心能力を含むことができる。例えば、そして図２を参照すると、ここに示される処理デバイス例１２０は、１つ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）２２０、ＲＡＭ２３２を含むことができるシステム・メモリー２３０、およびシステム・メモリーから処理ユニット２２０までを含む種々のシステム・コンポーネントを結合するシステム・バス２２１を含むことができる。このようなコンポーネントは全て、一実施形態では、１片のシリコン系材料上にエッチングされた構造とすることができる。処理デバイス１２０は、任意に、処理デバイス１２０を通信可能に外部ディスプレイ・デバイス２９１と結合することを可能にすることができるグラフィクス・ハードウェア・インターフェース２９０を含むがこれに限定されない、視覚ユーザー・インターフェースの表示のため等に、グラフィクス・ハードウェアを含むことができる。加えて、処理デバイス１２０は、例えば、図２に示すタッチ・センサー２５１のような、外部ユーザー入力周辺機器を含む１つ以上の外部周辺機器と、処理デバイス１２０を通信可能に結合することを可能にすることができる周辺インターフェース２５０も含むことができる。

[0033] 更に、処理デバイス１２０は、１片のシリコン系材料上にエッチングされる他の構造として、コンピューター読み取り可能媒体を含むことができる。コンピューター読み取り可能媒体は、処理デバイス１２０によって処理することができる任意の入手可能な媒体を含むことができる。一例として、そして限定ではなく、コンピューター読み取り可能媒体は、コンピューター記憶媒体および通信媒体を含むことができる。コンピューター記憶媒体は、コンピューター読み取り可能命令、データー構造、プログラム・モジュール、または他のデーターというような情報の格納のための任意の方法または技術で実現された媒体を含む。コンピューター記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ・メモリー、または他のメモリー技術、ならびにソリッド・ステート記憶媒体、あるいは所望の情報を格納するために使用することができ、更に処理デバイス１２０の構造に対応することができる任意の他の媒体を含むが、これらに限定されるのではない。しかしながら、コンピューター記憶媒体は、通信媒体を含まない。通信媒体は、通例、コンピューター読み取り可能命令、データー構造、プログラム・モジュール、または他のデーターを、搬送波のような変調データー信号または他の伝達メカニズム内に具体化し、任意の情報伝達媒体を含む。一例として、そして限定ではなく、通信媒体は、有線ネットワークまたは直接配線接続(direct-wired connection)のような有線媒体、および音響、ＲＦ、赤外線、および他のワイヤレス媒体というようなワイヤレス媒体を含む。以上のものの任意の組みあわせも、コンピューター読み取り可能媒体の範囲内に含まれてしかるべきである。

[0034] システム・メモリー２３０は、リード・オンリー・メモリー（ＲＯＭ）２３１および前述のＲＡＭ２３２のような、揮発性および／または不揮発性メモリーの形態としたコンピューター記憶媒体を含む。起動中のように、処理デバイス１２０内部におけるエレメント間で情報を移すのに役立つ基本ルーチンを内蔵する基本入力／出力システム２３３（ＢＩＯＳ）は、通例、ＲＯＭ２３１に格納される。ＲＡＭ２３２は、通例、処理ユニット２２０に即座にアクセス可能な、および／または現在処理ユニット２２０によって処理されているデーターおよび／またはプログラム・モジュールを含む。一例として、そして限定ではなく、図２は、オペレーティング・システム２３４を他のプログラム・モジュール２３５およびプログラム・データー２３６と共に示す。また、処理デバイス１２０は、図２に示した不揮発性ソリッド・ステート・ストレージ２４０のような、他のコンピューター記憶媒体も含むことができる。不揮発性ソリッド・ステート・ストレージ２４０は、システム・バス２２１に接続することができる。

[0035] 図２に示す不揮発性ソリッド・ステート・ストレージ２４０のような、先に引用したコンピューター記憶媒体は、コンピューター読み取り可能命令、データー構造、プログラム・モジュール、および他のデーターのストレージを、処理デバイス１２０のために設ける。図２では、例えば、不揮発性ソリッド・ステート・ストレージ２４０は、オペレーティング・システム２４４、他のプログラム・モジュール２４５、およびプログラム・データー２４６を格納することが例示されている。尚、これらのコンポーネントは、オペレーティング・システム２３４、他のプログラム・モジュール２３５、およびプログラム・データー２３６と同じであることも、異なることも可能であることを注記しておく。オペレーティング・システム２４４、他のプログラム・モジュール２４５、およびプログラム・データー２４６には、少なくともこれらが異なるもの(copies)であることを示すために、異なる番号が与えられている。

[0036] 処理デバイス１２０は、１つ以上のリモート・コンピューターへのローカル接続を使用して、ネットワーク２９０によって代表される、ネットワーク接続環境において動作することができる。処理デバイス１２０は、ネットワーク・インターフェースまたはアダプター２７０を介して、一般的なネットワーク接続２７１に接続されていることが示されており、一方、アダプター２７０はシステム・バス２２１に接続されている。以下で更に詳しく説明するが、ネットワーク・インターフェース２７０は、処理デバイス１２０の周辺に延びる電気リードと、他の物理デバイスにおける該当するスロットまたは他の同様のコネクターとの間における物理結合を介してというようにした、物理ネットワーク・インターフェースを含むことができる。あるいは、同様に以下で更に詳しく説明するが、ネットワーク・インターフェース２７０は、ワイヤレス・ネットワーク接続の形態とした一般的なネットワーク接続２７１を作ることができるワイヤレス・ネットワーク・インターフェースを含むことができる。ネットワーク接続環境では、処理デバイス１２０に関して図示したプログラム・モジュール、あるいはその一部または周辺は、一般的なネットワーク接続２７１を介して処理デバイス１２０に通信可能に結合された１つ以上の計算デバイスのメモリーに格納することもできる。尚、図示するネットワーク接続は一例であり、計算デバイス間に通信リンクを作る他の手段を使用してもよいことは認められよう。

[0037] 図３に進む前に、図１および図２の以上の説明からわかるように、中核コンポーネント、エネルギー生成、計算、格納、およびネットワーキングの統合により、回転磁気ディスク・ドライブ、ディスクリート集積回路（ＩＣ）、ボード・トレース、コネクター、電源、および他の同様の関連技術(tangential technology)というような、多くの関連技術を排除することができる。当業者には認められようが、このような関連技術は、故障および製造コストの源泉である。結果的に、以上で説明した統合は、故障の潜在的可能性を減らし、製造および寿命コストを減らし、更に総合的なシステム性能を高めることができる。したがって、このようなコンポーネントの統合は、それらの個々の構成部品の総和を超えるものにすることを可能にする。例えば、発電を統合することによって、電源のディスクリート部品および可動部品を減らす、または完全に排除することができる。同様に、ネットワーク・スイッチおよび回転ディスク・ドライブも、同様に、減らすまたはなくすことができる。このような効率は、標準的な計算、記憶、およびネットワーク「ラック」構造の自己給電型ユニットへのリパッケージを可能とし、性能向上、運転コスト低減、および信頼性向上を達成することができる。そして、燃料電池に使用されるシリコン・プロセスは、ソリッド・ステート処理および記憶デバイスを開発するために使用されるプロセスとは異なるが、マルチチップ技術を使用して、これらの異なるシリコン・コンポーネントを集成することができる。このような場合、これらのシリコン・デバイスの電気的、機械的、および熱的属性は、単体の電源、プロセッサ、ラック・スイッチ、および回転ディスク媒体よりも大きな類似性を有し、一層深い統合の好機を提供することができる。

[0038] 図３に移ると、そこに示されているシステム３００は、２つのメカニズム例を示し、これらによって、自己給電型処理デバイスを、ラック状構造にというように、集成して大規模な自己給電型計算を可能にすることができる。複数の自己給電型処理デバイスを、発電、計算、およびソリッド・ステート格納のクラスタに集成し、大規模な高性能計算デバイスまたは「ウェブ規模の」計算デバイスを作ることができる。例えば、そして先に図２を参照して説明したように、自己給電型処理デバイス例１０１のような、自己給電型処理デバイスの処理デバイス１２０は、シリコン処理回路およびソリッド・ステート・ストレージの双方を含むことができる。自己給電型処理デバイス例１０１の電力ジェネレーターというような、関連する電力ジェネレーター１１０は、示されるように、発電能力を提供することができる。したがって、複数の自己給電型処理デバイスを、図３のシステム３００のようなクラスタに集成することによって、個々の自己給電型処理デバイス各々の発電、計算、および記憶能力の集成を得ることができる。そして、当業者には認められようが、このような能力の集成は、単なるそれらの独立した部品の総和よりも機能的に有用となることができる。加えて、そして以下で更に説明するように、ソリッド・ステート発電、ソリッド・ステート計算、およびソリッド・ステート格納を組みあわせることに関連する物理サイズおよび接続性は、複数の新しい、密度の濃い、そして革新的なパッケージング技法を使用して、大規模なコンピューター・システムを構築することを可能にすることができる。エネルギー生成、計算、ネットワーク、および記憶の完全なシリコン統合は、信頼性、サービス・コスト、および他の同様な有益指標(beneficial metrics)の改善を可能にすることができる。

[0039] 更に具体的には、そして図３を参照すると、図１に詳細に示し先に詳細に説明した自己給電型処理デバイス１０１が、システム３００内に、自己給電型処理デバイス３４１、３４２、および３４３の形態である、他の類似した自己給電型処理デバイスと共に示されている。例示の目的に限って、自己給電型処理デバイス例１０１、３４１、３４２、および３４３の各々は、自己給電型処理デバイス１０１の物理通信接続１３９のような、物理通信接続と共に示されている。以前に示したように、自己給電型処理デバイスは、図１に示した通信接続１３９のような、通信接続を含むことができる。一実施形態では、このような通信接続は、図３に示す物理通信接続例３３９のような、物理通信接続とすることができる。物理通信接続は、１本以上のワイヤ、リード、トレース、エッチ(etch)、線、または通信信号を電気エネルギーの形態で、先に説明し図２に示したネットワーク・インターフェース２７０のような、処理デバイス１２０のしかるべき部分から、処理デバイス１２０の周辺に伝えることができる他の同様の物理導電線で構成することができる。一旦処理デバイス１２０の周辺において、物理通信接続３３９がしかるべきプラグ、スロット、ソケット、または自己給電型処理デバイス１０１から分離可能なデバイスの他の同様の物理電気インターフェースと嵌合することができるように、物理通信接続３３９の向きを決めることができる。例えば、図３に示す破線３３８によって例示するように、物理通信接続３３９は、物理的に、バックプレーン３１０のような構造のスロット３１２と嵌合し、これによって処理デバイス１２０をバックプレーン３１０に通信可能に結合することができる。

[0040] 一実施形態では、バックプレーン３１０は、スロット３１２と同等の複数のスロットを含むことができ、自己給電型処理デバイス１０１をこれらに通信可能に結合することができる。例えば、バックプレーン３１０はスロット３１１を含むことができ、自己給電型処理デバイス３４１のような他の自己給電型処理デバイスをこれに通信可能に結合することができる。このように、一実施形態では、バックプレーン３１０は、示されるように、処理デバイス１０１および３４１、ならびに図３のシステム３００において既に通信可能にバックプレーン３１０に結合されていることが示されている、追加の自己給電型処理デバイス３１５を含む、複数の自己給電型処理デバイスをサポートすることができる。次いで、バックプレーン３１０は、更に、高帯域幅有線ネットワーク接続３２０も含むことができ、これによって、自己給電型処理デバイスの各々が、それらのそれぞれの物理通信接続およびバックプレーン３１０の対応するスロットを介して、ネットワーク２９０と通信することを可能にする。

[0041] バックプレーン３１０は、更に、通信可能に結合されている自己給電型処理デバイスへの燃料供給を可能にするように構成することもできる。例えば、一実施形態では、バックプレーン３１０に通信可能に結合された自己給電型処理デバイスは、図１に示し先に詳細に説明した自己給電型処理デバイス１５０の燃料電池例に類似する電力ジェネレーターを含むことができる。更に具体的には、このような実施形態では、バックプレーン３１０に通信可能に結合された自己給電型処理デバイスは、それらの燃料を１つの方向から受けることができる。このように、例えば、図３のシステム３００に示すように、以上で説明した水素ガスおよび酸化体のような、複数の異なるタイプの燃料を含む燃料は、図示された自己給電型処理デバイス３１５のような、バックプレーン３１０に通信可能に結合された自己給電型処理デバイスの背後から供給することができ、矢印３３１および３３２によって示すように、後ろから前への方向に、このような自己給電型処理デバイスを通過することができる。一実施形態では、矢印３３１および３３２は、異なるタイプの燃料を表すことができる。例えば、矢印３３１は前述の水素ガス燃料を表すことができ、一方矢印３３２は前述の酸化体燃料を表すことができる。

[0042] 図３のシステム３００内に示すバックプレーン３５０によって例示される他の実施形態では、自己給電型処理デバイス例３４２および３４３のような、自己給電型処理デバイスを互いに対して縦に向けることができる。更に具体的には、自己給電型処理デバイス３４２および３４３は、図３のシステム３００において示すようなやり方で、それぞれ、スロット３５１および３５２を介してバックプレーン３５０に通信可能に結合することができ、これによって、自己給電型処理デバイス３４２および３４３が縦に「積層された」構成が得られる。他の自己給電型処理デバイスも、同様に、複数の自己給電型処理デバイス３５５によって例示されるように、バックプレーン３５０に物理的にそして通信可能に結合することができる。複数の自己給電型処理デバイス３５５も互いに対して縦に向けられている。

[0043] バックプレーン３５０は、バックプレーン３１０と同様に、ネットワーク２９０への高帯域幅有線接続３２０を含むことができる。このように、縦向き配列で、バックプレーン３５０に物理的にそして通信可能に結合された自己給電型処理デバイスは、各々、高帯域幅有線ネットワーク接続３２０を介して、そしてスロット３５１および３５２を介してというように、バックプレーン３５０へのそれら自体の個々の通信接続、ならびに接続されている自己給電型処理デバイスの対応する通信接続を介して、通信可能にネットワーク２９０に結合することができる。

[0044] 一実施形態では、自己給電型処理デバイスを縦配列に向きを合わせることによって、燃料を自己給電型処理デバイスに直交方向から供給することができる。例えば、矢印３６１および３６２によって例示されるように、例えば、先に説明した水素ガスのような一種の燃料を、図３における矢印３６１によって例示されるように、左側から、左から右に、自己給電型処理デバイス３５５にわたって供給することができ、一方、例えば、先に説明した酸化体のような他の種類の燃料を、図３における矢印３６２によって例示されるように、背後から、後ろから前に自己給電型処理デバイス３５５にわたって供給することができる。このようにして、これらの燃料を自己給電型処理デバイスに、直交に向く方向から供給することによって、異なる種類の燃料間で分離を維持することができる。

[0045] 他の実施形態では、図３に示す物理通信接続３３９のような物理通信接続に頼るのではなく、図３に示す自己給電型処理デバイスのような自己給電型処理デバイスは、互いに、そして他の計算デバイスと、ネットワーク２９０を介してというようにして、ワイヤレス通信によって通信することができる。このような実施形態では、自己給電型処理デバイスを物理的に支持する構造を、図３に示す構造例のような、複数の自己給電型処理デバイスの構造を定めるために利用できることに変わりはないが、このような構造は物理通信スロットを含む必要はない。代わりに、一例として、自己給電型処理デバイスの内１つ以上が、他の自己給電型処理デバイスとまたは集中基地局と、ワイヤレスで通信するためのワイヤレス通信能力を含むことができる。このような集中基地局は、自己給電型処理デバイスのために物理的支持を提供する構造の一部として設けることができ、図３に示すバックプレーン３１０および３５０の一部として例示された物理通信接続に代わることができる。一実施形態では、このようなワイヤレス通信接続は、高周波数ワイヤレス通信に頼ることができ、当業者には認められようが、ノイズが多い環境であっても、高いスループットのワイヤレス通信を可能にすることができる。

[0046] 以上で説明した自己給電型処理デバイスは、個別の単体ユニットとして利用することができるが、図３の構造は、これらを効率的に集成して、自己給電型処理デバイスによって要求される燃料が何であっても、その配給以外には電力インフラストラクチャを必要とせずに、大規模な計算処理能力を提供できることも示す。図４に移り、一実施形態では、電力送信効率を得る(provide)ために、このような複数の自己給電型処理デバイスの集成を構成することができる。更に具体的には、図４のシステム４００は、電力送信構造４０１および４０２の形態とした、２つの別個の電力送信構造を示し、２つの異なる電力送信実施形態を示す。

[0047] 最初に送電構造４０１に目を向けると、送電構造４０１は、自己給電型処理デバイスの発電コンポーネントからその処理デバイス・コンポーネントに電力を供給するためのインフラストラクチャを示し、処理デバイス・コンポーネントは、各自己給電型処理デバイスからの独立を維持するように実装することができる。特に、そして図４によって例示されるように、送電構造４０１における各自己給電型処理デバイスは、それ自体の発電コンポーネントのみから電力を受けるように構成することができる。例えば、送電構造４０１は、最初に図１において示され以上で詳細に説明した自己給電型処理デバイス１０１を含むことができる。このような自己給電型処理デバイス１０１は、電力ジェネレーターと、電力を電力ジェネレーター１１０のみから受けることができる処理デバイス１２０とを含むことができる。電力ジェネレーター１１０は、処理デバイス１２０と同じ自己給電型処理デバイス１０１の一部である。つまり、図示のように、電極１３１および１３２は自己給電型処理デバイス１０１の電力ジェネレーター１１０からの電力を、同様に自己給電型処理デバイス１０１の一部である処理デバイス１２０に供給することができる。一例として、発電コンポーネント１１０が燃料電池であることができる前述の実施形態に戻ると、発電コンポーネント１１０は、陽極１４１、電解質１４２、および陰極１４３を含むことができ、電極１３１および１３２は、それぞれ、陽極１４１および陰極１４３から処理デバイス１２０に通じる(proceed)ことができ、これによって、電力ジェネレーター１１０によって発電された電力を処理デバイス１２０に供給する。

[0048] 他の例示として、構造４０１は、自己給電型処理デバイス４１１および４１２のような、一例として縦向きに配列された他の自己給電型処理デバイスを含む。自己給電型処理デバイス４１１は、自己給電型処理デバイス１０１の処理デバイス１２０に類似した、処理デバイス４２０を含むことができる。加えて、自己給電型処理デバイス４１１は、陽極４２１、電解質４２２、および陰極４２３を含むことができ、更に、陽極４２１および陰極４２３からそれぞれ処理デバイス４２０への電極４５３および４５４も含むことができる。このように、自己給電型処理デバイス４１１の処理デバイス４２０は、その同じ自己給電型処理デバイス４１１の他のコンポーネントから電力を受けることができる。同様に、自己給電型処理デバイス４１２は、処理デバイス４３０、陽極４３１、電解質４３２、陰極４３３、ならびに、陽極４３１および陰極４３３からそれぞれ処理デバイス４３０への電極４５５および４５６を含むことができる。このように、自己給電型処理デバイス４１２の処理デバイス４３０は、同じ自己給電型処理デバイス４１２の他のコンポーネントからも電力を受けることができる。

[0049] しかしながら、図４における構造４０１の図からわかるように、電極１３１、４５３、および４５５は、これらの電極１３１、４５３、および４５５が接続される処理デバイスに最も近い陽極まで延びていない。更に具体的には、一例として、電極１３１は陽極１４１から処理デバイス１２０まで延びるが、構造４０１によって例示される垂直積層構成では、処理デバイス１２０に最も近い陽極は陽極１４１ではなく、自己給電型処理デバイス４１１の陽極４２１である。このように、一実施形態では、自己給電型処理デバイスが互いに近接して配置され、これらの処理デバイスの処理デバイス・コンポーネントが、これらの自己給電型処理デバイスの発電コンポーネントの内複数個から電力を受けるという利点を得ることができる。

[0050] 例えば、そして送電構造４０２を参照すると、自己給電型処理デバイス１０１の処理デバイス１２０は、その同じ自己給電型処理デバイス１０１の陰極１４３から、更には、異なる自己給電型処理デバイス、即ち、自己給電型処理デバイス４１１の陽極４２１から電力を受けることができる。このような構成では、電極１３２は、送電構造４０１におけると同様のままにすることができるが、構造４０１内に示され、陽極１４１から処理デバイス１２０まで延びる電極１３１は、代わりに、構造４０２においてはもっと短い電極４６３と置き換えることができる。電極４６３は、陽極４２１から処理デバイス１２０まで延びることができる。同様に、処理デバイス４２０は、以前と同様、電極４５４を介して陰極４２３から電力を受けることができるが、電極４５３を介してというように陽極４２１から電力を受けるのではなく、構造４０２における処理デバイス４２０は、代わりに、陽極４３１から電力を受けることができる。陽極４３１は、処理デバイス４２０を含む自己給電型処理デバイス４１１とは異なる自己給電型処理デバイス４１２の一部である。このように、構造４０１の一部として示された電極４５３の代わりに、構造４０２は、自己給電型処理デバイス４１２の陽極４３１から、異なる自己給電型処理デバイス４１１の処理デバイス４２０まで延びる電極４６３を含むことができる。図４からわかるように、電極４６３は電極４５３よりも短くすることができる。このように、送電構造例４０２では、自己給電型処理デバイスの処理デバイス・コンポーネントは、同じ自己給電型処理デバイスの発電コンポーネントからだけではなく、近接して配置された自己給電型処理デバイスの発電コンポーネントからも電力を受けることができる。当業者には認められようが、送電構造例４０２は、このような構成における自己給電型処理デバイスの発電コンポーネントが各々ほぼ等しい電位を生成する場合に、最も効率的に動作することができる。加えて、電極４６１によって例示されるように、このような送電構造例４０２では、電極４６１のような少なくとも１つの電極が、自己給電型処理ユニットの内複数のものを跨いで延びて、例えば、自己給電型処理デバイス１０１の陽極１４１を、自己給電型処理デバイス４１２の処理デバイス４３０に接続することができる。

[0051] 図５に移り、ここに示すシステム５００は、以上で説明した自己給電型処理デバイスの熱転移の形態を示す。以前に示したように、自己給電型処理デバイスは、発電コンポーネントおよび処理コンポーネントが１つの一体自己給電型処理デバイス構造を形成するように、これらのコンポーネントの物理的、電気的、および熱的結合を表すことができる。その結果、発電コンポーネントおよび処理コンポーネントの熱的形態は、共生的に動作することができる。一実施形態では、例えば、構造５０１によって例示されるように、自己給電型処理デバイスは、パイピング５１０のような、自己給電型処理デバイスの電力ジェネレーター１１０に燃料を配給することができる燃料配給ハードウェアが、自己給電型処理デバイスの対応する処理デバイス１２０を冷却する作用を行うことができるように、向きを決めることができる。更に具体的には、そして当業者には認められようが、燃料電池のような電力ジェネレーターに供給される燃料は、多くの場合、蓄積され、輸送され、処理ユニットが通例達する温度未満で、特にこのような処理ユニットが実際に計算処理を実行しているときに、供給されることが多い。その結果、図５に示す熱結合例５１１のような熱結合が、処理デバイス例１２０のような処理ユニットと、例えば、このような燃料が移動する配管５１０のような、このような燃料への熱接続を維持する構造との間に作られる場合、処理デバイス１２０からの熱の一部を吸収し、次いで燃料の温度を高めることによって、燃料の低い温度を利用して、処理デバイス１２０を冷却することができる。このように、図５のシステム５００において例示するように、低い温度の燃料５２１を最初に配管５１０に供給することができ、そして処理デバイス１２０との熱結合５１１を有する配管５１０に沿って通過した後、温度が高くなった燃料５２２を電力ジェネレーター１１０に供給することができる。

[0052] 当業者には認められようが、処理デバイス例１２０のような処理デバイスは、最適に動作するためには冷却を必要とする可能性がある。何故なら、このような処理ユニットは通例最大動作温度を有し、これを超えると最適な動作をもはや遂行することができないからである。更に、同様に当業者には認められようが、燃料電池のような電力ジェネレーターは、通例、温度が高い程燃料電池は高い効率で動作することができるので、燃料が暖かい程恩恵を得ることができる。その結果、図５に示す構造５０１は、処理デバイス１２０を冷却することができ、同時に電力ジェネレーター１１０のために燃料を暖めることによって、共生熱移転の利益を得ることができる。

[0053] 代替実施形態では、自己給電型処理デバイスは、既に説明した電力ジェネレーター１１０および処理デバイス１２０に加えて、熱電コンポーネント５３０を含むことができる。更に具体的には、そして図５のシステム５００の自己給電型処理デバイス例５０２によって例示されるように、熱電コンポーネント５３０は、処理デバイス１２０と電力ジェネレーター１１０との間に組み入れることができる。既に示したように、処理デバイスを冷却するのは有利であり得ることであり、更に、例えば、陽極１４１、電解質１４２、および陰極１４３を含む燃料電池のようなある種の電力ジェネレーターには、より高い温度で動作する方が有利になることができる。したがって、一実施形態では、熱電コンポーネント５３０を、例えば、電極５５１および５５２を介してというようにして、電力ジェネレーター１１０および処理デバイス１２０に電気的に結合することができる。電極５５１および５５２は、電極４５１および４５２に電気的に接続することができ、電極４５１および４５２は電力を電力ジェネレーター１１０から処理デバイス１２０に供給することができる。このような実施形態では、熱電コンポーネント５３０は、能動的に熱を処理デバイス１２０から電力ジェネレーター１１０に移転させるために、電力を消費することができ、これによって能動的に処理デバイス１２０を冷却し、同時に能動的に電力ジェネレーター１１０を加熱することができる。

[0054] 他の実施形態では、処理デバイス１２０と電力ジェネレーター１１０との間に温度差を発生するため、または温度差を増やすために電力を消費するのではなく、熱電コンポーネント５３０が、処理デバイス１２０と電力ジェネレーター１１０との間に他の方法で作られる温度差により、電気を生成することができる。例えば、当業者には認められようが、燃料電池は、電力を生成すると、温度が上昇する。同様に、例えば、ヒートシンクによって、例えば、先に詳細に説明した熱結合５１１のような、もっと冷たいデバイスとの熱結合によるというような熱結合によってまたは他の同様の手段によってというように、能動または受動手段のいずれかによって処理デバイス１２０を冷却することができる。その結果、通常動作によって、燃料電池の形態である電力ジェネレーター１１０の温度が上昇することができ、一方処理デバイス１２０を冷却することができる。このような温度差は、熱電コンポーネント例５３０のような熱電複合体(compound)に、当業者には周知のやり方で電力を発生させることができる。このような実施形態では、電極５５１および５５２は、電極４５１および４５２を介して処理デバイス１２０に配給される電力を補足することができ、これによって自己給電型処理デバイス５０２の全体的な効率を高めることができる。

[0055] 図６に移ると、そこに示す移動体計算デバイス６００は、以上で詳細に説明した自己給電型処理デバイス例１０１のような、自己給電型処理デバイスの他の利用例を示す。更に特定すると、一実施形態では、移動体計算デバイス６００は、自己給電型処理デバイス１０１を含むことができる。そのコンポーネントは図２において詳細に示されており、例えば、ＳＯＣ処理能力を含むことができる。したがって、移動体計算デバイス６００は、自己給電型処理デバイス１０１に通信可能に結合することができるディスプレイ２９１、およびタッチ・センサー２５１、または同様に自己給電型処理デバイス１０１に通信可能に結合することができる他のユーザー入力メカニズムも含むことができる。更に、移動体計算デバイス例６００は、燃料キャニスター６１１および６１２のような、燃料を自己給電型処理デバイス１０１に供給することができる燃料貯蔵および配給メカニズムも含むことができる。燃料キャニスター６１１および６１２は、例えば、水素ガス、酸化物、または他の同様の燃料を含むことができ、これらは、一層便利な貯蔵および配給のために加圧することができる。加えて、燃料キャニスター６１１および６１２は、移動体計算デバイス６００の寸法、および自己給電型処理デバイス例１０１の燃料要求量にしたがって、物理的にサイズを決めることができる。

[0056] 一実施形態では、移動体計算デバイス６００は、自己給電型処理デバイス１０１の自己給電能力を利用することができ、電力配給、貯蔵、変換、または他の同様の電力中心コンポーネントも、メカニズムも、エレメントも全く含む必要がない。このような実施形態では、移動体計算デバイス６００は、例えば、燃料キャニスター６１１および６１２における燃料というような、自己給電型処理デバイス１０１によって消費される燃料のみを利用して、ユーザーに計算機能を提供することができる。このような移動体計算デバイスは、特に、例えば、バッテリーを再充電する目的での電気エネルギーへの到達が実用的でないまたは入手できない可能性がある環境というような、従前のバッテリー給電型移動体計算デバイスが実用的でない環境において有用であることができる。

[0057] 他の実施形態では、移動体計算デバイス６００は、更に、例えば、遍在バッテリー(ubiquitous battery)のような、エネルギー蓄積デバイス６２０を含むこともできる。このような他の実施形態では、図６に示す矢印６２１および６２２によって例示されるような、自己給電型処理デバイス１０１と、エネルギー蓄積デバイス６２０との間における電気エネルギーの交換が可能である。更に特定すれば、そして当業者には認められようが、以上で説明した燃料電池のような、ある種の電力ジェネレーターは、異なる量の電気エネルギー生成の間で移行する能力が限られる可能性がある。例えば、燃料電池は、少量の電気エネルギーの生成と大量の電気エネルギーの生成との間で瞬時に移行することが難しい可能性があり、代わりに、生成電気エネルギー増大の傾斜期間をはさむ(experience)可能性がある。対照的に、また当業者には認められようが、処理デバイスは、大量の計算処理実行と単なるアイドリング、または少量の計算処理実行との間で殆ど瞬時に移行することができる。したがって、処理ユニットによって要求される電力は、それが実行している計算処理の量に依存する可能性があるので、自己給電型処理デバイス１０１の発電コンポーネントが、その処理デバイス・コンポーネントが消費しているよりも多い電気パワーを生成しているという状況が存在する可能性があり、更に、自己給電型処理デバイス１０１の処理デバイスが、その発電コンポーネントが瞬時的に生成することができるよりも多い量の電力を必要とするという状況も存在する可能性がある。このような状況では、エネルギー蓄積デバイス６２０が、電力ショック・アブソーバとして作用して、必要なときに電気エネルギーを供給し、過剰量の電気エネルギーが生成されているときは、蓄積のために電気エネルギーを消費することができる。

[0058] 例えば、自己給電型処理デバイス１０１の処理デバイス・コンポーネントが、大量の計算処理実行から少量の計算処理実行へ、または単なるアイドリングに素早く移行する場合、自己給電型処理デバイス１０１の発電コンポーネントは、もっとゆっくりとその電力出力を減少させるまで、過剰量のエネルギーを生成することになるおそれがある。このような場合、自己給電型処理デバイス１０１によって生成されたエネルギーは、それによって消費されておらず、矢印６２１によって例示されるように、エネルギー蓄積デバイス６２０に供給することができる。バッテリーのようなエネルギー蓄積デバイス６２０は、このようなエネルギーによって再充電することができる。逆に、他の例として、自己給電型処理デバイス１０１の処理デバイス・コンポーネントがアイドル状態から、大量の計算処理を実行することを要求される状態に素早く移行する場合、自己給電型処理デバイス１０１の処理デバイス・コンポーネントは、その発電コンポーネントによって瞬時的に供給できるよりも多い量の電気エネルギーを必要とするおそれがある。このような場合、自己給電型処理デバイス１０１の発電コンポーネントがその電気出力を増大させることができるまでというように、一時的に、自己給電型処理デバイス１０１によって利用されるエネルギーを、少なくとも部分的に、エネルギー蓄積デバイス６２０から供給することができる。

[0059] 他の実施形態では、自己給電型処理デバイス１０１は、その発電コンポーネントの制限を認識することができ、自己給電型処理デバイス１０１の発電コンポーネントの発電能力にしたがってその処理機能を調整することができる。例えば、自己給電型処理デバイス１０１は、例えば、自己給電型処理デバイス１０１の発電コンポーネントがその電力出力を増大することができるまで、ある種のタスクを実行するのを控えることによってというようにして、その計算処理をゆっくりと漸増させる(ramp up)ことができる。他の例として、自己給電型処理デバイス１０１は、例えば、自己給電型処理デバイス１０１の発電コンポーネントがその電力生成出力を減らすことができるまで、優先順位が低いタスクを実行する、または「忙しい作業」を処理することによってというようにして、その計算処理をゆっくりと漸減することができる。代わりに、または加えて、ある種の条件の下ではそれが実行する処理の量を制御することによって、自己給電型処理デバイス１０１の発電限界に対応するように、一方他の条件下では、エネルギー蓄積デバイス６２０への過剰電気エネルギーの供給によってまたはそこからの電気エネルギーの消費によって、自己給電型処理デバイス１０１の発電限界に対応するように、このような処理負荷制御をエネルギー蓄積デバイス６２０と関連付けて実行することができる。

[0060] 自己給電型処理デバイス１０１とエネルギー蓄積デバイス６２０との間におけるエネルギーの共有に関する以上の説明は、図６によって例示された実施形態を超えて他の実施形態にも等しく適用可能である。例えば、一実施形態では、エネルギー蓄積デバイスにエネルギーを供給し、エネルギー蓄積デバイスからエネルギーを受ける代わりに、１つ以上の自己給電型処理デバイスがエネルギーを遍在電力グリッドに供給し、エネルギーをこの遍在電力グリッドから受けることができる。更に具体的には、このような実施形態では、自己給電型処理デバイス１０１の電力ジェネレーターが、以上で詳細に説明したような、処理デバイスが利用しているよりも多い量の電力を生成している期間中、このような過剰電力を電力グリッドに戻すことができる。通例、このような電力グリッドへの電力供給の結果、信用貸しを得ることができる。逆に、このような実施形態では、自己給電型処理デバイス１１の処理デバイスが、電力ジェネレーターが生成するよりも多い量の電力を利用している期間中、このような追加電力を電力グリッドから消費することができる。このような実施形態では、自己給電型処理デバイス１０１をパワー・グリッドに接続することができるので、このような実施形態は、図３を参照して先に説明したような、マルチ自己給電型処理デバイス・システムに更に適用可能とすることができる。他の例として、他の実施形態では、自己給電型処理デバイスによって生成される過剰電力を、計算デバイスの他のコンポーネントに供給することができる。このような実施形態では、このような過剰なコンポーネントは、瞬時給電期間(transient periods of power)中に動作するように設計されたコンポーネントであってもよく、移動体計算デバイス６００が少なくとも離散時間部分(discrete portions of time)の間位置認識を可能にするための全地球測位システム（ＧＰＳ）機能の周期的動作というような、適宜的機能（opportunistic function)を実行することができる。

[0061] 以上の説明からわかるように、自己給電型処理デバイスを挙げた(enumerate)。本明細書において説明した主題には多くの変形が可能であることを考慮して、我々の発明として、以下の請求項の範囲に該当するそのような全ての実施形態、およびその均等物に対して特許請求する。

Claims (9)

1. 自己給電型処理デバイスであって、
   処理回路によって自然に消費可能な形態および電位で電力を生成するように構成された電力ジェネレーターと、
   前記処理回路を含む処理デバイスと、
   前記処理回路と前記電力ジェネレーターの構造との少なくとも一部を含むシリコン系材料と、
   前記電力ジェネレーターと前記処理デバイスとの間における少なくとも１つの電気接続であって、前記処理デバイスが、前記電力ジェネレーターによって生成された電力を消費することを可能にする、少なくとも１つの電気接続と、
   外部電気接続であって、前記処理デバイスにより実行される処理の減少が、前記電力ジェネレーターによって生成される電力の対応する減少よりも速く生じる期間中、前記自己給電型処理デバイスが前記外部電気接続を介して過剰の電気エネルギーを供給し、更に前記処理デバイスにより実行される処理の増大が、前記電力ジェネレーターによって生成される電力の対応する増大より速く生じる期間中、前記自己給電型処理デバイスが前記外部電気接続を介して過剰の電気エネルギーを消費する、外部電気接続と、
   を含む、自己給電型処理デバイス。
2. 請求項１記載の自己給電型処理デバイスにおいて、前記処理デバイスが、更に、コンピューター読み取り可能記憶媒体を含む、自己給電型処理デバイス。
3. 請求項１記載の自己給電型処理デバイスであって、前記処理デバイスと、前記電力ジェネレーターに回される燃料との間に第２熱結合を含み、前記第２熱結合が、前記燃料が前記処理デバイスを冷却することを可能にし、更に、前記処理デバイスが、前記電力ジェネレーターによる消費の前に前記燃料を加熱することを可能にする、自己給電型処理デバイス。
4. 請求項１記載の自己給電型処理デバイスにおいて、前記処理デバイスが、前記処理デバイスによって実行される処理の増大を遅らせて、前記電力ジェネレーターが、それが生成する電力を対応して増大させるための時間的余裕を持たせるためのコンピューター実行可能命令を実行する、自己給電型処理デバイス。
5. 請求項１記載の自己給電型処理デバイスにおいて、前記処理デバイスが、低優先度のタスクを実行するためのコンピューター実行可能命令を実行することによって、前記処理デバイスによって実行される処理の減少を遅らせて、前記電力ジェネレーターが、それが生成する電力を対応して減少させるための時間的余裕を持たせる、自己給電型処理デバイス。
6. 計算デバイスであって、
   処理デバイスと一体化された電力ジェネレーターと外部電気接続とを含む自己給電型処理デバイスであって、前記処理デバイスにより実行される処理の減少が、前記電力ジェネレーターによって生成される電力の対応する減少よりも速く生じる期間中、前記自己給電型処理デバイスが前記外部電気接続を介して過剰の電気エネルギーを供給し、更に前記処理デバイスにより実行される処理の増大が、前記電力ジェネレーターによって生成される電力の対応する増大より速く生じる期間中、前記自己給電型処理デバイスが前記外部電気接続を介して過剰の電気エネルギーを消費する、自己給電型処理デバイスと、
   電気エネルギー蓄積デバイスと、
   を含み、
   前記処理デバイスがコンピューター実行可能命令を実行し、該コンピューター実行可能命令が、前記処理デバイスによって実行される処理の増大を遅らせて、前記電力ジェネレーターが生成する電力をそれに対応して増大させる時間的余裕を与え、
   更に、前記処理デバイスが低優先度のタスクを含むコンピューター実行可能命令を実行して、前記処理デバイスによって実行される処理の減少を遅らせて、前記電力ジェネレーターが生成する電力をそれに対応して減少させる時間的余裕を与える、計算デバイス。
7. 請求項６記載の計算デバイスであって、更に、加圧ガスを含む燃料キャニスターを含み、前記電力ジェネレーターが燃料電池である、計算デバイス。
8. 請求項７記載の計算デバイスであって、更に、前記燃料キャニスターから前記電力ジェネレーターへの配管を含み、該配管が前記処理デバイスとの熱結合を形成し、前記熱結合が、前記配管により前記電力ジェネレーターに運ばれる燃料に対し前記処理デバイスから熱を伝える、計算デバイス。
9. システムであって、
   第１電力ジェネレーターと、第１処理デバイスと、第１外部電気接続と、前記第１電力ジェネレーターと前記第１処理デバイスとの間において前記第１電力ジェネレーターおよび前記第１処理デバイスに第１の単一一体構造を形成させる第１物理結合とを含む第１自己給電型処理デバイスであって、前記第１処理デバイスにより実行される処理の減少が、前記第１電力ジェネレーターによって生成される電力の対応する減少よりも速く生じる期間中、前記第１自己給電型処理デバイスが前記第１外部電気接続を介して過剰の電気エネルギーを供給し、更に前記第１処理デバイスにより実行される処理の増大が、前記第１電力ジェネレーターによって生成される電力の対応する増大より速く生じる期間中、前記第１自己給電型処理デバイスが前記第１外部電気接続を介して過剰の電気エネルギーを消費する、第１自己給電型処理デバイスと、
   第２電力ジェネレーターと、第２処理デバイスと、第２外部電気接続と、前記第２電力ジェネレーターと前記第２処理デバイスとの間において前記第２電力ジェネレーターおよび前記第２処理デバイスに第２の単一一体構造を形成させる第２物理結合とを含む第２自己給電型処理デバイスと、
   前記第１自己給電型処理デバイスと、前記第２自己給電型処理デバイスと、更に別の計算デバイスのネットワークとの間における通信接続と、
   を含み、前記第１自己給電型処理デバイスとおよび前記第２自己給電型処理デバイスが、デバイス間物理結合、またはデバイス間電力結合のいずれかによって接合される、システム。

Images