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預測2010年十大潛力新興技術

經歷了慘重的產業衰退,好不容易感受到景氣復甦的科技廠商們,該是重新振作投入創新研發的時候了…但2010年什麼會紅?該把錢砸在哪裡才不會變冤大頭?以下是EETimes美國版所選出的、值得特別注意的十項新興技術。

雖然軟體看來也將在2010年扮演要角,不過以下選出的十大潛力新興技術主要是硬體方面的,且特別看重其在省電、降低二氧化碳排放量、精簡材料等方面的條件(這些條件也可說是推動那些技術的主要力量);至於那些已經是主流話題、或是還需要長期發展的技術項目則未考慮在內。

當然,這十項由編輯們選出的技術(排列順序並無特別規則),也許不是百分之百準確成為2010年的明星,但它們對整個產業的影響力還是值得關注;如果讀者們有其他的看法與預測,歡迎一起討論!

1. 對電子裝置的生物回饋(biofeedback)與思想控制
有不少企業或研究機構都展示過如何利用裝置在頭盔或是耳機上的感測器來擷取腦波,並用以控制電腦系統。這類技術主要應用在醫療──讓重度身障人士能進行溝通或是控制環境──以及軍事領域,也越來越常用以做為消費性電子裝置與電腦遊戲的控制介面。

聽起來也許有點像科幻小說,但藉由思想控制(thought-control)的人機介面已經存在了,例如一家總部位於美國舊金山的公司Emotiv Systems,就正在推廣這種技術。


2. 印刷電子
能快速印刷出多個導體/絕緣體或半導體層以形成電路的技術,可望催生比目前採用傳統製程生產之IC成本更低晶片。通常印刷半導體意味著使用性能與矽大不相同的有機材料,甚至所生產之元件尺寸也能超越矽材料的極限。此外還有許多應用獲益於低價、軟性基板的性能;例如RFID標籤,還有顯示器的主動矩陣背板(active-matrix backplane)。

有一家美國廠商Kovio則是專精印刷式矽電子元件技術,該公司自2001年成立以來就深耕印刷電子市場,並在2009年7月宣佈獲得2,000萬美元資金,將把這筆錢用於將該公司的RF條碼推向商業化量產。


3. 塑膠記憶體
塑膠記憶體也可能適合以印刷製程來生產,並像上面的印刷電子元件一樣,能比矽材料有更好的性能表現、成本也更低。挪威業者Thin Film Electronics就是這種技術的專家之一,該公司多年來致力將該技術商業化,並曾與大廠英特爾(Intel)合作過一段時間。

塑膠記憶體是以具鐵電(ferroelectric)特性的聚合物Polythiophenes為基礎,可重覆讀寫、非揮發性;根據Thin Film Electronics介紹,其資料保存期限可超過十年,讀寫週期超過百萬次。在2009年9月,一家德國公司PolyIC還使用塑膠記憶體技術,以聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate,PET)做為基板,用捲軸是製程生產出20bit的塑膠記憶體。


4. 無光罩微影
大多數人可能會問,超紫外光微影(extreme ultra violet lithography,EUV)究竟何時可取代浸潤式微影技術?但現在有匹大黑馬跳出來──即採用電子束(electron beam)技術為基礎的無光罩微影(Maskless lithography)。

荷蘭業者Mapper Lithography則是該技術的主要推手。2009年7月,Mapper提供了12吋晶圓用電子束微影平台給法國的研究機構CEA-Leti,讓晶圓代工大廠台積電(TSMC)在該處進行相關製程研發。


5. 平行化處理技術
這種技術已經以雙核心/四核心PC處理器的形式存在,還有嵌入式領域應用的多核心異質處理器(multicore heterogeneous processors);不過到目前為止,對於多核心處理器如何編程,以及如何充分發揮其運算能力與功率效益,業界還是少有形式上的理解。

自從多核心處理器問世以來,上述問題一直是困擾IT領域與整個產業界,而且我們距離解決方案還有好一段距離;目前OpenCL、Cuba等計畫都是試圖有所突破的行動,在2010年可望看到更多的進展。


6. 能量採集
能量採集(energy harvesting)並不是一個新題目,例如自動錶(motion-powered wristwatch)就已經存在多年;但當電路的功率消耗量從毫瓦(milliwatts)縮小到微瓦(microwatts,千分之一毫瓦)等級,有趣的事情就發生了…啟動電路可能再也不需要電線或是電池,而可以透過各種環境現象,而這種技術可能會帶來深遠的影響。

最初的振動供電(vibration-powered)無線感測器應用之一,是裝置在汽車機械中;這種無電池感測器應用的主要考量,就是免除了維護的需要。有家德國公司EnOcean則專長於無電池無線開關技術,可應用在住宅自動化領域;該公司並正在推動相關技術的標準化工作。

手機大廠Nokia也正在觀察手機用能量採集技術的可能性,不過目前還沒有任何原型產品;而到2010年,所有的行動設備業者將不得不關注能量採集技術,或者是至少得好好思考一下如何延長產品的電池續航力。


7. 生物電子與人腦研究
在2010年,研究階段的進展似乎多過於開發階段,但生物學與電子學的結合技術,已經成熟到可以應用。我們已經對那些植入動物體內的硬體元件習以為常,像是寵物晶片等注射到動物皮下的電子標籤,或是人類應用的心律調整器;而想要在提升醫療照護品質同時,又能降低相關費用的需求也是越來越急迫。

產業界在微機電系統(MEMS)、有機電子元件製造等方面技術的進展,改善了活體組織與電子電路的整合程度。實驗室單晶片(Lab-on-a-chip)就是相關技術的展現之一,IBM最近也發表了該類晶片樣品;未來甚至也有可能在可電子尋址的基板上培育生物細胞。實現生物體外診斷的可能性已經很確定。

這類技術的主要目標,是探索個別細胞的電氣特性資訊與它們對藥物的反應,以進行心臟與神經方面的疾病,如阿茲海默症(老人失智症)、帕金森氏症等方面的研究。所以短期之內,我們可預期將有更多生物電子學技術躍上檯面。


8. 電阻式記憶體/憶阻器
業界對通用記憶體的追尋仍在持續;這種記憶體需要像DRAM那樣簡單,甚至最好能像是那些電容器。此外理想的記憶體要能在斷電情況下仍能保存資料數年,使用循環週期至少要達百萬次等級;這類記憶體最好使用傳統的製造方法就能輕鬆生產,使用的材料也別超出傳統晶圓廠可負擔的範圍…

但遺憾的是我們迄今尚未發現夢幻記憶體…是這樣嗎?

2009年,在導電金屬氧化物(conductive metal oxide,CMOx)技術領域默默耕耘七年的Unity Semiconductor終於熬出頭;其他也有記憶體相關技術進展的新興業者還包括4DS、Qs Semiconductor與Adesto Technologies。
我們也看到許多較大規模的IDM廠積極進軍電阻式記憶體(RRAM),還有憶阻器(memristor)技術的發展。相關資訊可參考:全新憶阻器改寫電路理論 RRAM可望成為殺手級應用?


9. 直通矽晶穿孔
在先進矽晶片表面最上方的導線堆疊(interconnect stack)深度,可以達到很深且非常精細的程度;而我們認為這樣的趨勢將導致晶片前段(front-end)製程分成不同階段,甚至可能分別再不同的晶圓廠進行。

這種將多層裸晶堆疊在單一封裝內部的需求,需要更細緻的導線;而直通矽晶穿孔技術(through-silicon-via,TSV)能完全穿透矽晶圓或裸晶,是製造3D晶片的重要關鍵。Austriamicrosystems公司已在2009年五月開始生產TSV元件,鎖定供應將CMOS晶片與感測器元件等進行3D整合的客戶;類似的元件在2010年將會有更多。


10. 五花八門的電池技術
已經非常成熟的電池技術無法像是依循著摩爾定律(Moore's law)的IC那樣,繼續在能量密度上有所進展;但無可諱言,雖然我們希望電池能儲存更多的電能,那也有可能帶來其他的安全性風險。

各種可攜式電子設備都需要電池來供電,訴求環保的電動車若是少了電池也不再有未來;最近在鎳氫、鋰電池化學成分的研究上有一些最新發展,有家ReVolt公司則開發出可充電的鋅空氣(zinc-air)電池。預期在2010年將會誕生更多具備智慧功能的新穎電池技術。

(參考原文:Ten emerging technologies to watch in 2010,by Peter Clarke)
轉摘自電子工程專輯

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  • Gary
  • Judge not a book by its cover.
  • christinawong
  • 嗨!很喜歡來這欣賞你的作品,幫你推推推當上人氣王唷