2010十大新興技術(shù)展望：塑料內(nèi)存可重復(fù)讀寫(xiě)

經(jīng)濟(jì)衰退意味著變革的到來(lái)，而要變革，便需加大對(duì)新產(chǎn)品研發(fā)的投資力度。眾所周知，市場(chǎng)和繁榮從來(lái)不 會(huì)以相同的模式回到以前的狀態(tài)。雖然軟件的影響力和重要性可能會(huì)在明年有所增強(qiáng)，不過(guò)，全球著名電子技術(shù)類(lèi)期刊《EE Times》評(píng)選出的2010年十大新興技術(shù)卻主要集中在硬件方面。

有些長(zhǎng)期的科技趨勢(shì)并沒(méi)有出現(xiàn)在榜單上，而那些在省電、降低二氧化碳排放量等方面有優(yōu)勢(shì)的技術(shù)在此次評(píng)選中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，它們還驅(qū)動(dòng)著其他一些新技術(shù)的 發(fā)展。盡管我們不能對(duì)明年的科技發(fā)展做出完全準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，但部分技術(shù)及提供這些技術(shù)的廠(chǎng)商定會(huì)改變2010年的行業(yè)環(huán)境。以下是2010年十大新興技術(shù)榜單。

1.對(duì)電子裝置的生物回饋(biofeedback)與思想控制

大量企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)實(shí)施的研究均表明，利用安裝在頭頂或耳機(jī)上的傳感器，腦波可以被用于控制電腦系統(tǒng)。這類(lèi)技術(shù)目前主要應(yīng)用于醫(yī)療(讓重度殘障人士 能進(jìn)行溝通或控制外部環(huán)境)及軍事領(lǐng)域，也越來(lái)越多地用在消費(fèi)電子產(chǎn)品與電腦游戲的控制界面。這或許聽(tīng)上去有點(diǎn)像科幻小說(shuō)中的場(chǎng)景，但通過(guò)思維控制的人機(jī) 界面現(xiàn)已存在，像總部設(shè)在美國(guó)加利福尼亞州舊金山的Emotiv Systems Inc。這樣的公司就在積極推廣這種技術(shù)。

2.印刷電子

如果可以快速印刷出多個(gè)導(dǎo)體層、絕緣層或半導(dǎo)體層以形成電子電路，那么相比于傳統(tǒng)制造工藝，采用這種技術(shù)生產(chǎn)的集成電路成本會(huì)更低。通常情況下，印 刷半導(dǎo)體意味著要使用性能與硅截然不同的有機(jī)材料，甚至還要用到比在硅材料中獲得的更大的幾何極限。此外，還有許多應(yīng)用將受益于低價(jià)軟性基板的優(yōu)良性能， 如RFID標(biāo)簽，用于顯示器的主動(dòng)矩陣背板(active-matrixbackplane)。印刷硅電子產(chǎn)品領(lǐng)域的先驅(qū)Kovio公司自2001年創(chuàng)立 以來(lái)，便一直在不斷改善印刷電子技術(shù)，并在2009年7月宣布成功融資2000萬(wàn)美元。該公司表示，他們計(jì)劃將這筆錢(qián)投入到公司的RF條形碼批量生產(chǎn)中。

3.塑料內(nèi)存

塑料內(nèi)存與印刷電子技術(shù)存在著某種聯(lián)系，因?yàn)榭赡苄枰∷⒓夹g(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。相比于硅材料，塑料內(nèi)存的性能更佳，成本也更低。這個(gè)領(lǐng)域的先驅(qū)是總部設(shè)在 挪威奧斯陸的Thin Film Electronics公司。該公司多年來(lái)致力將該技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化，與芯片制造商英特爾合作過(guò)一段時(shí)間。塑料內(nèi)存是基于聚噻吩 (polythiophene)，這是一個(gè)具有鐵電特性的聚合物家族。據(jù)Thin Film Electronics介紹，塑料內(nèi)存可重復(fù)讀寫(xiě)，是非揮發(fā)性材料，資料保存期限超過(guò)十年，讀寫(xiě)周期超過(guò)一百萬(wàn)次。2009年9月，德國(guó)PolyIC GmbH & Co.KG公司通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)作為基板，開(kāi)發(fā)出一個(gè)20位的內(nèi)存。

4.無(wú)光罩微影

對(duì)于很多人來(lái)說(shuō)，有關(guān)半導(dǎo)體微影的主要問(wèn)題是，超紫外光微影何時(shí)取代浸潤(rùn)式微影技術(shù)?在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中跑出了匹“黑馬”，即無(wú)光罩微影 (Masklesslithography)。這種技術(shù)以電子束為基礎(chǔ)，總部設(shè)在荷蘭代夫特的Mapper Lithography公司正在大力推動(dòng)該技術(shù)的發(fā)展。2009年7月，Mapper向法國(guó)格拉諾布爾的研究機(jī)構(gòu)CEA-Leti提供了一個(gè)300毫米電 子束微影平臺(tái)，供臺(tái)灣集成電路制造股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)臺(tái)積電)從事相關(guān)研究。臺(tái)積電是世界微影技術(shù)的重要研究機(jī)構(gòu)，之所以對(duì)Mapper公司的技術(shù)感興 趣，是希望在同對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。

5.并行處理技術(shù)

并行處理技術(shù)已經(jīng)以雙核和四核個(gè)人電腦處理器以及用于嵌入應(yīng)用的多核異質(zhì)處理器的形式存在。不過(guò)，業(yè)界迄今仍對(duì)多核處理器如何編程，以及如何充分發(fā) 揮其運(yùn)算能力與功率效率知之甚少。自多核處理器問(wèn)世以來(lái)，這便是信息技術(shù)的核心問(wèn)題之一，困擾著整個(gè)業(yè)界，至今仍未得到完全解決。目前，OpenCL、 Cuba等倡議向我們描繪了美好的前景，提出了將圖形處理器用作通用處理器以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)和軟件可編程處理器陣列的前景。我們期待著多 核處理器在2010年獲得更大的突破。

6.能量采集

能量采集并非全新創(chuàng)意，多年前就有人發(fā)明了由運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生能量的手表。但是，當(dāng)電子電路的消耗從毫瓦減至微瓦時(shí)，一個(gè)有趣的現(xiàn)象就發(fā)生了。為那些電路提 供能量也許不需要電網(wǎng)或電池，而是通過(guò)周?chē)鞣N現(xiàn)象。專(zhuān)家估計(jì)，這種技術(shù)將帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。能量采集技術(shù)的一個(gè)早期應(yīng)用是在機(jī)械裝置和車(chē)輛上廣泛使用通過(guò)振 動(dòng)提供能量的無(wú)線(xiàn)傳感器。由于不再需要電池，這種傳感器也就沒(méi)有了維護(hù)的必要。

德國(guó)EnOcean GmbH公司長(zhǎng)期以來(lái)一直在積極推動(dòng)無(wú)電池的無(wú)線(xiàn)開(kāi)關(guān)技術(shù)在住宅自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用，現(xiàn)正幫助EnOcean 聯(lián)盟制定這方面的標(biāo)準(zhǔn)。全球第一大手機(jī)制造商諾基亞也在時(shí)刻關(guān)注能量采集技術(shù)在手機(jī)領(lǐng)域的進(jìn)展情況。不過(guò)，該公司強(qiáng)調(diào)目前還沒(méi)有任何原型產(chǎn)品。然而，在 2010年，所有移動(dòng)設(shè)備生產(chǎn)商將必須尋求通過(guò)能量采集提升設(shè)備質(zhì)量，至少是提高電池使用壽命。

7.生物電子與人腦研究

在2010年，研究階段的工作可能會(huì)多于開(kāi)發(fā)階段，但是，生物技術(shù)與電子技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)足夠成熟，可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。在此之前，科學(xué)家已將硬件植入 動(dòng)物體內(nèi)，比如植入皮膚下面的動(dòng)物身份標(biāo)簽，或是供人類(lèi)患者使用的心臟起搏器，當(dāng)前降低醫(yī)療養(yǎng)護(hù)方面的成本正變得急迫起來(lái)。由于整個(gè)行業(yè)在微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)、有機(jī)電子組件制造等技術(shù)方面的進(jìn)步，組織與電子電路的整合范圍得以改善。

芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-chip)就是這項(xiàng)技術(shù)取得進(jìn)步的典型例證，最新例證則來(lái)自于IBM的，該公司最近推出了此類(lèi)產(chǎn)品的原型。不僅如 此，我們還有可能在電子尋址基板上培育生物細(xì)胞。實(shí)現(xiàn)生物體外診斷的可能性已經(jīng)確定。有關(guān)個(gè)別細(xì)胞的電行為信息及其對(duì)藥物的反應(yīng)，是心臟與神經(jīng)方面疾病研 究領(lǐng)域的重要焦點(diǎn)，比如阿爾茨海默病(老年癡呆癥)、帕金森氏綜合癥。簡(jiǎn)而言之，我們認(rèn)為生物電子技術(shù)的大量研究和進(jìn)步仍舊是推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的主流趨 勢(shì)。

8.電阻式內(nèi)存/憶阻器

研究人員對(duì)“萬(wàn)能內(nèi)存”的追尋仍在持續(xù)。這種內(nèi)存必須像DRAM那樣簡(jiǎn)單，當(dāng)然，最好是能像那些電容器一樣簡(jiǎn)單。此外，它們還必須要能在斷電情況下 仍能將數(shù)據(jù)保存數(shù)年之久，還能使用數(shù)百萬(wàn)次。這類(lèi)內(nèi)存最好使用傳統(tǒng)方法就能輕易生產(chǎn)，使用的材料最好也別超出傳統(tǒng)晶片生產(chǎn)商所能可承受的范圍。但是，迄今 為止我們尚未發(fā)現(xiàn)“萬(wàn)能內(nèi)存”。難道我們真的不能了嗎?看到下面這個(gè)例子，你或許就有了答案。在導(dǎo)電金屬氧化物技術(shù)領(lǐng)域默默耕耘7年之久的Unity Semiconductor Corp。公司在2009年推出了他們的研究成果。[!--empirenews.page--]

事實(shí)上，《EE Times》早在2006年便對(duì)這家默默無(wú)聞的公司進(jìn)行過(guò)報(bào)道。另外，4DS、Qs Semiconductor與Adesto Technologies等公司同樣在今年取得了不小的進(jìn)步。我們還看到許多較大規(guī)模的IDM廠(chǎng)商也在加大對(duì)電阻式內(nèi)存(RRAM)方面的投入。值得一提 的還有憶阻器技術(shù)的發(fā)展，因?yàn)樵陔娮杼匦苑矫嬲宫F(xiàn)出存儲(chǔ)效應(yīng)的兩個(gè)終端設(shè)備，是對(duì)惠普實(shí)驗(yàn)室倡導(dǎo)的憶阻器理論基礎(chǔ)的實(shí)踐應(yīng)用。憶阻器常常被認(rèn)為是繼電阻 器、電容器和電感器之后的第四個(gè)無(wú)源電器元件。

9.直通硅晶穿孔

先進(jìn)硅芯片表面最上方的互連堆疊(interconnect stack)很深，而且會(huì)隨最低幾何限度有顯著的差異。我們一直認(rèn)為這可能會(huì)導(dǎo)致芯片前段(front-end)制造分成不同表面和互連(緊隨更高的互連 堆疊)，甚至可能在不同的芯片制造商存在。出于市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)和技術(shù)方面的原因，這種將多裸晶(multiple die)堆疊在一個(gè)包裝內(nèi)的渴望還需要更復(fù)雜的互連;而直通硅晶穿孔技術(shù)(through-silicon-vi)能完全穿透硅晶片或裸晶，是制造3D包 裝的關(guān)鍵。2009年5月，Austriamicrosystems公司開(kāi)始在工廠(chǎng)生產(chǎn)TSV組件，客戶(hù)群體是將CMOS集成電路與傳感器組件等進(jìn)行3D 整合的廠(chǎng)商。這樣的組件在2010年估計(jì)會(huì)有更多。

10.花樣翻新的電池技術(shù)

我們現(xiàn)在已經(jīng)完全適應(yīng)了摩爾定律和微電子產(chǎn)品小型化的趨勢(shì)，于是很容易對(duì)任何性能無(wú)法每隔兩年就大大增強(qiáng)的技術(shù)倍感失望。但是，電池技術(shù)已相對(duì)成 熟，不像集成電路一樣受同一力量的驅(qū)動(dòng)。事實(shí)上，如果能量存儲(chǔ)過(guò)于密集，會(huì)變成十分危險(xiǎn)的事情。盡管如此，我們?cè)絹?lái)越依賴(lài)于電池去儲(chǔ)存能量，為各種各樣的 電子裝置供電。毋庸置疑，如果電子技術(shù)不能進(jìn)一步取得突破，環(huán)保的電動(dòng)車(chē)注定不會(huì)再有未來(lái)，汽車(chē)和可持續(xù)發(fā)展環(huán)保技術(shù)的結(jié)合也是一句空話(huà)。

我們面臨的壓力可想而知。近年來(lái)，以鎳和鋰為原料(如鋰鐵磷酸鹽)的電池研究取得了一定進(jìn)展，有望取代值得尊敬但問(wèn)題多多的堿性錳干電池。從事可充 電式鋅空氣(zinc-air)電池開(kāi)發(fā)的公司ReVolt已將俄勒岡州波特蘭市作為其在美國(guó)的總部和生產(chǎn)基地。我們估計(jì)在2010年會(huì)有更多具備智能功 能的電池問(wèn)世，為開(kāi)發(fā)能量可控的集成電路提供機(jī)遇。