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物聯網時代半導體製造設備小型化大勢所趨

物聯網利用科技將實體物品連接到網絡。電子組件的大小(和費用)需要支持其功能性,例如感應、追蹤和控製機製,在廣泛采用物聯網的各種行業應用中扮演了重要的角色。在半導體行業的進展一直很激烈,業界一直保持每兩年加倍摩爾定律的晶體管密度。

  在2000 年時,技術發展狀態是 1000 納米(nm),但 2010 至 2011 年,該工業轉移到商用係統級芯片(SoC)芯片解決方案,利用 28 至 45 納米光刻技術實現了 2-3 芯片組件,可以整合能處理數字訊號的無線電收發器、基頻微芯片或圖形加速器。這裏有許多應用,例如遠程醫療和環境監測需要這些合成芯片組,不僅是因為體積小,並且可隱藏和充當”小型”計算機來感應實體物品。 幸運的是,多年來設備小型化已快速實現,且每個芯片的晶體管數量也呈倍數增加。

  現今,晶元芯片製造技術是由平麵金屬氧化物半導體場效應晶體(MOSFET)技術主要在推動。 在芯片設計和結構等領域的進展,已經允許半導體工業降低生產晶體管的尺寸、密度和成本。像光刻、度量衡學和納米技術被使用(和探索)來大幅提高單芯片上晶體管的數量。 例如,半導體製造過程也從 2010 年的 32納米節點提升到 2011 年的 22 納米節點,2013 的 16 納米到 2015 年邁向 11 納米(見圖 2.3)。 Intel9 在 2012 年 4 月正式推出,是全球第一款商用微處理器-以 22 納米與 3D 三柵極晶體管製程製造的版本。這種 22 納米芯片比之前的晶體管還能夠適應超過 29 億個晶體管,能提升 37%性能、降低超過 50%的功耗。

  正如芯片的尺寸越來越小,感應組件的成本也下降到變得更實惠。 Gartner公司預測,大多數科技組件,如收音機、無線網絡、傳感器和全球定位係統(GPS),將在 2010 年至 2015 年,成本下降 15%至 45%(見圖 2.5)。為了說明這一點,我們用較便宜的溫度傳感器舉例,由於易腐產品橫跨了供應鏈,冷鏈零售商會考慮部署多個溫度傳感器來監測他們的易腐產品。

  隨著尺寸的縮小和技術組件成本的下降,企業未來一到三年將在推行物聯網中,看到更小的成本以及更大的機會。朗銳智科(www.lrist.com)相關人員表示近幾年,微機電係統(MEMS)上的無線感測網絡感測節點微型化技術有卓越的進步。MEMS 的核心技術是實現微電子技術、微型加工技術和包裝技術的結合。 基於微電子和微型加工技術,可以生產不同二維或三維層級的敏感性結構,例如微型感應組件。這些和電源供給和訊號調節電路的微型傳感器可以整合並封裝成為一個微型 MEMS 傳感器。

最後更新:2017-08-30 11:03:12

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