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電子元件的這些前瞻技術(shù)你可曾聽(tīng)說(shuō)?

發(fā)布時(shí)間:2016-08-15 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】文章預(yù)計(jì),電子元件到2076年將會(huì)變成透明,利用量子力學(xué)性能,并集成單個(gè)應(yīng)用所需的所有元件,包括受到大腦啟發(fā)的內(nèi)部電源集成。此外,3D封裝將會(huì)變得普遍,而電路板將會(huì)類似于紐約市的地形圖。
 
透明元件
 
電子元件的這些前瞻技術(shù)你可曾聽(tīng)說(shuō)?
來(lái)源:LG
 
未來(lái),所有元器件都將提供透明版本,從而實(shí)現(xiàn)令人驚嘆的透明智能手機(jī)和其他設(shè)備。現(xiàn)在已經(jīng)有了透明薄膜導(dǎo)體和電阻器,透明電容器、三極管和電感器正在原型設(shè)計(jì)當(dāng)中。最終,完全透明的電子設(shè)備(如上圖的智能手機(jī))將會(huì)問(wèn)世并流行起來(lái)。
 
基于流體的夾層冷卻技術(shù)
 
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來(lái)源:IBM
 
IBM單通道測(cè)試芯片正被用于利用電化學(xué)活性流體研究依賴流量的能量轉(zhuǎn)換。IBM蘇黎世的科學(xué)家受到人腦的啟發(fā),正在探索一種新的方式,用含電化學(xué)活性氧化還原物質(zhì)的液體來(lái)為計(jì)算機(jī)芯片進(jìn)行供電和冷卻。IBM的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了基于流體的夾層冷卻技術(shù),該技術(shù)可分別用0.1升每分鐘每層和幾升每分鐘的流量消除掉180W/cm2和3kW/cm3的熱量。流動(dòng)速度為1m/s,流體元素在堆棧中花的時(shí)間為10ms。最近有研究工作表明,夾層冷卻技術(shù)還可以以電化學(xué)的方式為未來(lái)的芯片堆疊供電。在芯片堆疊中,基于流體的電源的工作原理類似于電池:使用中央電極為流體(電解質(zhì))充電,并在芯片堆疊中直接對(duì)電極放電。IBM的科學(xué)家認(rèn)為這種技術(shù)可能在2030年最先公布。
 
電子鼻
 
電子元件的這些前瞻技術(shù)你可曾聽(tīng)說(shuō)?
 
美國(guó)半導(dǎo)體研究聯(lián)盟最近宣布,他們正在利用半導(dǎo)體技術(shù)開(kāi)發(fā)一種價(jià)格便宜的電子鼻,這種產(chǎn)品可用于呼吸分析,進(jìn)而用于廣泛的健康診斷。雖然現(xiàn)在設(shè)備可采用化合物半導(dǎo)體進(jìn)行呼吸分析,但它們笨重,成本太貴,不適合商業(yè)應(yīng)用。
 
集中在達(dá)拉斯市得克薩斯大學(xué)(UT Dallas)、由德州模擬卓越研究中心(TxACE)SRC資助的研究工作的研究人員及俄亥俄州立大學(xué)和萊特州立大學(xué)的合作人員,正在利用可讓電子鼻還遠(yuǎn)未到2076年就能變得便宜的CMOS集成電路技術(shù)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
 
量子計(jì)算機(jī)
 
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來(lái)源:IBM
 
IBM和許多其他電腦廠商都在試圖破解通用量子計(jì)算機(jī)的難題。圖中,IBM展示了其x-y“瓦片(tile)”的概念,它允許量子計(jì)算機(jī)在兩個(gè)維度上進(jìn)行縮放。在照片中,正方形格子中的每個(gè)瓦片上有4個(gè)超導(dǎo)量子位用來(lái)檢測(cè)兩種類型的量子誤差(比特誤差和相位誤差)——要想隨時(shí)間呈指數(shù)倍地?cái)U(kuò)大量子計(jì)算機(jī)的功率就需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。
 
分層3D封裝
 
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來(lái)源:Smoltek
 
上圖Smoltek公司的復(fù)雜應(yīng)用利用包括凸點(diǎn)、微凸點(diǎn)、穿透硅通孔(TSV)、硅中介層及長(zhǎng)在裸片層與層之間的標(biāo)準(zhǔn)通孔在內(nèi)的3D互連技術(shù),將物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備的所有功能集成到了單一封裝中。整個(gè)系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)將容納在單個(gè)封裝中。
 
類腦憶阻器
 
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來(lái)源:莫斯科物理技術(shù)學(xué)院(MIPT)
 
未來(lái)的類腦混合信號(hào)神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)將構(gòu)建在俄羅斯創(chuàng)造的這種被稱為憶阻器的器件的微型化(納米或甚至埃級(jí))的版本上(憶阻器之所以叫這個(gè)名字,是因?yàn)樗芡ㄟ^(guò)改變其阻值記住有多少電流流過(guò)它,就像連接大腦神經(jīng)元的概念一樣)。加州大學(xué)伯克利分校Leon Chua發(fā)明的這種憶阻器是通過(guò)聚苯胺制造的,并已被證明能夠?qū)崿F(xiàn)Marvin Minsky感知器(上圖頂部)。憶阻器的原型還是相當(dāng)大的,但研究人員表示,它可以縮小到10納米(上圖底部)。
 
氧化銦錫(ITO)替代品
 
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來(lái)源:市場(chǎng)研究公司IDTechEx發(fā)布的“Transparent Conductive Films 2016-2026: Forecasts, Markets, Technologies”
 
這兩個(gè)餅圖表明氧化銦錫(ITO)盡管其價(jià)格不斷升級(jí),卻仍將在現(xiàn)有的應(yīng)用中保持主導(dǎo)地位,但碳納米管漿料等替代品將隨著新興應(yīng)用的市場(chǎng)增長(zhǎng)而逐漸拉近?,F(xiàn)有和傳統(tǒng)應(yīng)用的當(dāng)前市場(chǎng)(左)是由ITO主導(dǎo),但到2026年,替代材料(主要用于新的應(yīng)用領(lǐng)域)將會(huì)減弱ITO的主導(dǎo)地位(右)。
 
3D混合存儲(chǔ)立方體
 
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來(lái)源:美光
 
美光的3D混合存儲(chǔ)立方體這時(shí)還只是一個(gè)“胖”芯片封裝,但最終將變成一個(gè)立方體。事實(shí)上,PCB板上將會(huì)放進(jìn)不同高度的3D芯片,這看上去就像是紐約市的地形圖。美光目前的“立方體”使用數(shù)千個(gè)TSV,將DRAM芯片堆放到彼此的頂部。這不僅能夠節(jié)省電路板空間,而且還能憑借堆棧底部的輸入/輸出(I/O)邏輯芯片實(shí)現(xiàn)超高速接口。立方體還能從低延遲速度和到相鄰處理器的高速數(shù)據(jù)傳送的優(yōu)勢(shì)中受益。事實(shí)上,英特爾正在用美光的混合內(nèi)存立方體研發(fā)其72內(nèi)核的Xeon Phi處理器,聲稱每個(gè)Xeon Phi封裝內(nèi)包含有16GB超低延遲存儲(chǔ)器。
 
固態(tài)硬盤(pán)(SSD)中的多位閃存
 
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英特爾做出了回到內(nèi)存業(yè)務(wù)的明智選擇,現(xiàn)在不僅在生產(chǎn)固態(tài)硬盤(pán)(SSD,如圖),而且在生產(chǎn)內(nèi)部的高密度閃存芯片。英特爾的閃存芯片通過(guò)在每個(gè)單元中使用多個(gè)電壓電平(每個(gè)電平代表一個(gè)不同的位),進(jìn)一步增加了密度。多位閃存在固態(tài)硬盤(pán)領(lǐng)域前景看好(英特爾將其稱為多級(jí)單元),它采用了25nm NAND閃存以及英特爾目前的高耐用性技術(shù)(HET)。到2076年,3D存儲(chǔ)立方體將包含微小的固態(tài)硬盤(pán),這些固態(tài)硬盤(pán)將會(huì)無(wú)處不在,而不僅是在數(shù)據(jù)中心、金融服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)門(mén)戶網(wǎng)站和搜索引擎等高可靠性和高密度的應(yīng)用中使用。
 
賽道內(nèi)存
 
電子元件的這些前瞻技術(shù)你可曾聽(tīng)說(shuō)?
來(lái)源:加州大學(xué)戴維斯分校
 
賽道內(nèi)存是IBM發(fā)明的技術(shù),但是現(xiàn)在加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員正在對(duì)其完善。到2076年,這些超高密度的線性存儲(chǔ)器件將最終替換掉至今仍在使用的珍貴的磁帶檔案。加州大學(xué)戴維斯分校正在使用一種有前景的新材料,來(lái)使賽道內(nèi)存走出實(shí)驗(yàn)室,并作為標(biāo)準(zhǔn)元件走向生產(chǎn)中。加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員與美國(guó)半導(dǎo)體研究聯(lián)盟(北卡羅來(lái)納州三角研究園)合作,正在利用微小的納米線(就像長(zhǎng)長(zhǎng)的磁帶),縮小賽道內(nèi)存的尺寸。但是,與磁帶不同,代表比特的磁疇是沿固定的導(dǎo)線移動(dòng)。研究人員聲稱相比其它任何存儲(chǔ)技術(shù),該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)速度更快、更可靠、擁有超高容量和功耗更低的內(nèi)存。
 
文章來(lái)源于電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
 
 
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