經(jīng)濟(jì)衰退意味著變革的到來，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，市場和繁榮從來不會(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，全球著名電子技術(shù)類期刊《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。
有些長期的科技趨勢并沒有出現(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，但部分技術(shù)及提供這些技術(shù)的廠商定會(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。這或許聽上去有點(diǎn)像科幻小說中的場景，但通過思維控制的人機(jī)界面現(xiàn)已存在，像總部設(shè)在美國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，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2000萬美元。該公司表示，他們計(jì)劃將這筆錢投入到公司的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，是非揮發(fā)性材料，資料保存期限超過十年，讀寫周期超過一百萬次。2009年9月，德國PolyIC GmbH Co.KG公司通過這項(xiàng)技術(shù)，將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)作為基板，開發(fā)出一個(gè)20位的內(nèi)存。
4.無光罩微影
對(duì)于很多人來說，有關(guān)半導(dǎo)體微影的主要問題是，超紫外光微影何時(shí)取代浸潤式微影技術(shù)？在這場競爭中跑出了匹黑馬，即無光罩微影(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(簡稱臺(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)手的競爭中占得先機(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，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。自多核處理器問世以來，這便是信息技術(shù)的核心問題之一，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)場可編程門陣列(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，而是通過周圍各種現(xiàn)象。專家估計(jì)，這種技術(shù)將帶來深遠(yuǎn)影響。能量采集技術(shù)的一個(gè)早期應(yīng)用是在機(jī)械裝置和車輛上廣泛使用通過振動(dòng)提供能量的無線傳感器。由于不再需要電池，這種傳感器也就沒有了維護(hù)的必要。
德國EnOcean GmbH公司長期以來一直在積極推動(dòng)無電池的無線開關(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，該公司強(qiáng)調(diào)目前還沒有任何原型產(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。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，最新例證則來自于IBM的，該公司最近推出了此類產(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。
8.電阻式內(nèi)存/憶阻器
研究人員對(duì)萬能內(nèi)存的追尋仍在持續(xù)。這種內(nèi)存必須像DRAM那樣簡單，當(dāng)然，最好是能像那些電容器一樣簡單。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)百萬次。這類內(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。
事實(shí)上，《EE Times》早在2006年便對(duì)這家默默無聞的公司進(jìn)行過報(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。出于市場營銷和技術(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公司開始在工廠生產(chǎn)TSV組件，客戶群體是將CMOS集成電路與傳感器組件等進(jìn)行3D整合的廠商。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，于是很容易對(duì)任何性能無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)過于密集，會(huì)變成十分危險(xiǎn)的事情。盡管如此，我們?cè)絹碓揭蕾囉陔姵厝?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)車注定不會(huì)再有未來，汽車和可持續(xù)發(fā)展環(huán)保技術(shù)的結(jié)合也是一句空話。
我們面臨的壓力可想而知。近年來，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題多多的堿性錳干電池。從事可充電式鋅空氣(zinc-air)電池開發(fā)的公司ReVolt已將俄勒岡州波特蘭市作為其在美國的總部和生產(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世，為開發(fā)能量可控的集成電路提供機(jī)遇。
（編輯：全球電池網(wǎng)）
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