亿万先生MR

11

2011

-

08

Gartner列出2011年六大電子類新技術

作者：

　　日前，Gartner在一份半導體技術成熟度曲線報告中指出了六大創新技術，這些技術或許在未來的幾年內商業化。
　　
　　這些技術包括量子點顯示、認知無線電、太赫茲波、MEMS顯示、磷酸鐵鋰電池以及450mm晶圓廠。
　　
　　量子點顯示
　　
　　量子點（QuantumDots）是一些肉眼無法看到的、極其微小的半導體納米晶體，晶體中的顆粒直徑不足10納米。量子點由鋅、鎘、硒和硫原子組合而成。量子點有一個與眾不同的特性：當受到電或者光（諸如LED產生的光）的刺激時就會發光，產生亮光和純色，其發出的光線顏色由量子點的組成材料和大小、形狀所決定。
　　
　　目前QDVision和另一家矽谷的公司Nanasys均從事量子點研究，目標是取代OLED市場，OLED在大尺寸顯示屏應用中需要使用蔭罩，這導致了不夠*，而QLED不需要蔭罩，另外OLED需要濾色鏡而QLED不需要，也更省電。
　　
　　為了讓量子點在顯示器中用作主要部分，晶體需要被電子而不是光子激發。QDVision公司優選技術官賽斯·柯伊-沙利文（SethCoe-Sullivan）表示：「亿万先生MR長期以來一直在研究量子點的電致發光問題，現在正是將其商業應用的時候。」
　　
　　認知無線電(CognitiveRadio，以下簡稱CR)的概念起源於1999年JosephMitola博士的奠基性工作，其核心思想是CR具有學習能力，能與周圍環境交互信息，以感知和利用在該空間的可用頻譜，並限制和降低衝突的發生。CR的學習能力是使它從概念走向實際應用的真正原因。有了足夠的人工智能，它就可能通過吸取過去的經驗來對實際的情況進行實時響應，過去的經驗包括對死區、干擾和使用模式等的了解。這樣，CR有可能賦予無線電設備根據頻帶可用性、位置和過去的經驗來自主確定採用哪個頻帶的功能。隨着許多CR相關研究的展開，對CR技術存在多種不同的認識。較典型的一類是圍繞Mitolo博士提出的基於機器學習和模式推理的認知循環模型來展開研究，他們強調軟件定義無線電(SoftwareDefinedRadio，SDR)是CR實現的理想平台
　　
　　。
　　
　　目前，CR主要處於初級階段，各項理論和技術處於研究探索中，但它已得到了各界的關注，很多*學者和機構都投入到它的研究中，啟動了很多針對此的重要研究項目。較引人關注的是IEEE802.22工作組的工作，該工作組制訂了利用空閒電視頻段進行寬帶無線接入的技術標準，這是*個引入認知無線電概念的IEEE技術標準化活動。無線電知識描述語言(RKRL)也應運而生。近期CR的主要目標是提高頻譜利用率，研究預計，頻譜利用率將提高3%-10%不等。它的長遠目標是與各項技術更好的結合，滿足日益增長的用戶對頻譜的要求。目前，認知無線電技術炙手可熱，應用前景一片大好。有報道稱具有認知功能的無線局域網產品將在近一兩年內問世，但是要真正實現CR技術還需解決包括頻譜檢測技術、自適應頻譜資源分配技術和無線頻譜管理技術等關鍵技術問題。
　　
　　太赫茲波
　　
　　THz波（太赫茲波）或成為THz射線（太赫茲射線）是從上個世紀80年代中後期，才被正式命名的，在此以前科學家們將統稱為遠紅外射線。太赫茲波是指頻率在0.1THz到10THz範圍的電磁波，波長大概在0.03到3mm範圍，介於微波與紅外之間。實際上，早在一百年前，就有科學工作者涉及過這一波段。在1896年和1897年，Rubens和Nichols就涉及到這一波段，紅外光譜到達9um（0.009mm）和20um（0.02mm），之後又有到達50um的記載。之後的近百年時間，遠紅外技術取得了許多成果，並且已經產業化。但是涉及太赫茲波段的研究結果和數據非常少，主要是受到有效太赫茲產生源和靈敏探測器的限制，因此這一波段也被稱為THz間隙。隨着80年代一系列新技術、新材料的發展，特別是超快技術的發展，使得獲得寬帶穩定的脈衝THz源成為一種准常規技術，THz技術得以迅速發展，並在實際範圍內掀起一股THz研究熱潮。
　　
　　太赫茲的獨特性能給通信（寬帶通信）、雷達、電子對抗、電磁 、天文學、醫學成像（無標記的基因檢查、細胞水平的成像）、無損檢測、~檢查（生化物的檢查）等領域帶來了深遠的影響。由於太赫茲的頻率很高，所以其空間解像度也很高；又由於它的脈衝很短（皮秒量級）所以具有很高的時間解像度。太赫茲成像技術和太赫茲波譜技術由此構成了太赫茲應用的兩個主要關鍵技術。同時，由於太赫茲能量很小，不會對物質產生破壞作用，所以與X射線相比更具有優勢。另外，由於生物大分子的振動和轉動頻率的共振頻率均在太赫茲波段，因此太赫茲在糧食選種，優良菌種的選擇等農業和食品加工行業有着良好的應用前景。太赫茲的應用仍然在不斷的開發研究當中，其廣袤的科學前景為世界所公認。
　　
　　MEMS顯示
　　
　　目前，高通光電和Pixtronix都在開發MEMS顯示技術，MEMS顯示與此前透過型顯示器相比，Pixtronix的PerfectLight技術優點是耗電量低。耗電量為液晶顯示器的1/4，試製的2.5吋面板約為45mW。液晶顯示器只能使用背照燈燈光的百分之幾，而PerfectLight因為沒有彩色濾光片等，利用率使用60％。目前，日立已使用的該項技術。
　　
　　高通單色Mirasol顯示螢幕的MOD可以呈現黑色和另外一種顏色。彩色Mirasol顯示技術的呈色原理與之類似，不同的是每個IMOD像素包含紅、綠、藍3種顏色小像素，每個小像素的大小在10μm~100μm左右。每個映像點包含上方塗有半透明金屬制薄膜的玻璃基板和位於基板下方的反射膜，玻璃基板和反射膜之間的空隙則構成了空氣薄膜，以利於光線在其中反射。根據空氣薄膜厚度的不同，小像素會顯示出紅、綠、藍中的一種顏色。接通電壓時，反射層會上下移動，從而改變像素的顏色。上升並使空氣薄膜厚度為0時，像素呈現黑色；下降時空氣薄膜厚度增大，像素呈現紅、綠、藍三色之一。
　　
　　磷酸鐵鋰電池
　　
　　磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數鋰離子電池使用的正極材料，而其它正極材料由於多種原因，目前在市場上還沒有大量生產。磷酸鐵鋰也是其中一種鋰離子電池。從材料的原理上講，磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程，這一原理與鈷酸鋰，錳酸鋰完全相同。
　　
　　450mm晶圓廠
　　
　　有關450mm矽片過渡在業界一直爭論不休。到今天為止持積極態度的已有三家，分別是英特爾、台積電及三星，18英寸晶圓生產從環保、經濟上來看，都會比12英寸廠更有效率。
　　
　　在相同工藝條件下，450mm生產線的運作成本大約與300mm相比僅增加30%，但是由於矽片面積增大2.25倍，導致較終晶片的製造成本下降，由此將激發產能擴充，以及更多的廠投入450mm矽片(估計全球有10家以上)。這樣的過程導致450mm矽片的市場佔有率將由小至大，如目前300mm矽片佔總矽片出貨量已超過60%。因此向450mm矽片過渡的關鍵在於成本下降，而且必須同時使晶片製造商與設備製造商實現雙贏。
　　
　　至於450mm矽片的過渡時間點，台積電選擇在2015年～2016年，也即22nm～16nm的量產階段，可能業界存在不同的看法。因為由200mm向300mm矽片過渡時，原先估計在250nm節點，實際上推遲到130nm節點。