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2012年不可忽视的二十大热门技术 (上)

2011-12-08  Rebecca.J
2012年即将来临,EETimes美国版的编辑们列出了心目中认为会为产业带来大改变的二十大技术;考量到科技进展快速,这二十大技术并没有经过特定的评比程序,但它们在许多方面会牵涉到大量的其他技术。
科技不会存在于真空中,每种技术背后的想法在概念上──甚至有时在实体上──相互连结;透过工程师、消费者、厂商、研讨会或是各种市场趋势分析。即将走入历史的 2011年天灾人祸不断,我们从中可以看到,就是尽管整个市场成长受限,但电子与半导体仍是前进最快速的领域,以下的这些热门技术正是其中推手。

1. 微机电系统(MEMS):MEMS 实际上包含了6至7种子领域,拥有很多具备高成长潜力的产品,例如:可侦测压力、湿度的环境感测器(environmental sensor),以及矽晶麦克风,还有包括加速度计与陀螺仪的惯性感测器、喷墨印字头、微流体元件(microfluidics),包括微镜(micromirror)元件与显示器在内的微致动器(microactuator),与RF MEMS、微光电机械系统(Micro-optoelectromechanical systems,MOEMS)、生物电子探针/基板….等等。


图为MEMSIC生产的固定式零件MEMS加速度计,以一个加热器升高元件中央的空气温度,当温度改变,围绕在边缘的热电耦(thermocouples)就会指示加速

2. 无线感测网路:这是感测器、微控制器、发电、无线收发器的结合,具备开创一些新应用的潜力。

图为美国密西根大学(University of Michigan)在2010年研发的无线感测器系统,内含以堆叠式封装的裸晶,以及顶部的太阳能发电装置

3. 物联网(Internet of Things,IoT):当成千上百万的物体都有自己的IP位置,就能为数十亿人类提供更多服务,改变大众生活。


NXP的物联网构想

4. 塑胶电子:以有机材料制作电子元件,能催生低成本、可生物分解的电路,但遗憾的是,目前相关技术无法达成高性能需求;RFID与NFC是有机会发挥相关技术潜力的应用。

5. 近距离通讯技术(Near field communication,NFC):市面上已经有许多支援NFC的手机产品,而2012年可望是手机成为电子钱包的起飞年。此技术的其他热门应用还包括门禁、交通票证等等。

6. 印刷电子:印刷电子与塑胶电子密切契合,特别是可带来低成本的卷轴式印刷技术或喷墨式印刷技术。而你可以想像看看,未来可能会有一种智慧型食品包装技术,可以告诉你家冰箱何时该采买食材了…

7. 能量采集:目前在宏观、微米与奈米等级领域,都有很多采集能量的方法;不过在微电子系统领域,我们现在是藉由制作超低耗电、仅需微瓦(microamps)电量就可运作的元件,来达成让那些元件「自我供电」的目标,还没研发出真正可产生采集足够能量的技术。而能源其实是不灭的,只是会转换成不同型态;无论如何,让电池耗电量尽可能缩小,拉长需替换电池或进行充电的间隔时间,总是有用的。

8. 石墨烯(graphene):石墨烯是单层原子(a monolayer of atoms)以六角形状排列的薄片,号称是最强韧、传导性最高的材料。该材料除了应用于制作导电油墨,也被考量应用于CMOS矽制程之后的新一代制程,制作高电子迁移率的元件。


图中描绘的是一个石墨烯电晶体架构,黄色部分是金电极,透明部分是二氧化矽,黑色部分是矽基板,而放大图内的蓝色部分是石墨烯的晶格空隙缺陷 (图片由美国马里兰大学提供)

9. 下一代非挥发性记忆体:有部分专家认为,垂直式NAND快闪记忆体(vertical NAND flash)会成为新一代非挥发性记忆体,但还有仍在研究阶段的MRAM、相变化记忆体(PCM),以及RRAM (Resistive RAM,或称ReRAM)等潜在竞争技术,谁会成为最后赢家还未可知。在这个领域,有时候忆阻器(memristor)也会被拿来讨论,但实际上忆阻器这个名词可适用于所有具备记忆体效应的双端可变电阻元件(two-terminal variable resistance device)。2012年势必仍有大量关于非挥发性记忆体技术的研究与争议。


IBM的相变化记忆体号称读写速度比快闪记忆体高100倍,而且读写周期可达1,000万次

10. 处理器:微处理器向来是IC技术的极致成就之一,但似乎正步向「中年危机」;它知道该由多核心(multicore)进展至众多核心(manycore),但微缩制程所需的元素就是不够。目前相关技术发展包括编程语言、环境,例如OpenCL;还有由ARM提出的、尺寸「有点大」的成对处理器方案。此外在处理器领域,过去20年英特尔(Intel)对决AMD的性能之战,已经被英特尔与ARM之间的低功耗战争取代,双方战火在2012年预期更为炙烈。

(未完待续,还有10项EETimes编辑选出的热门技术是什么?明日揭晓!)

编译:Judith Cheng


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