國(guó)研院開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)芯片自供電技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of things，IoT)相關(guān)科技發(fā)展方興未艾，各種應(yīng)用情境所需要的芯片亦應(yīng)運(yùn)而生。國(guó)家實(shí)驗(yàn)研究院納米元件實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)芯片的“一體成形環(huán)境光能自供電整合技術(shù)”，此技術(shù)可采集各種環(huán)境光能量，與電池或電容等能量?jī)?chǔ)存設(shè)備配合，延長(zhǎng)芯片的充電周期。納米元件實(shí)驗(yàn)室將提供此制程技術(shù)平臺(tái)，協(xié)助芯片設(shè)計(jì)者開(kāi)發(fā)整合“感測(cè)器”與“自供電芯片”之系統(tǒng)芯片，應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)與穿戴式設(shè)備。

在物聯(lián)網(wǎng)的世界里，藉由設(shè)置在大樓墻上、橋梁、水壩、車輛或是人體的物聯(lián)網(wǎng)芯片，可形成智能防災(zāi)、智能運(yùn)輸、智能居家照護(hù)等智能生活型態(tài)，為人們帶來(lái)無(wú)與倫比的便利性與安全性。根據(jù)國(guó)際知名機(jī)構(gòu) IC Insights 的預(yù)測(cè)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè) 2010~2016 年之復(fù)合成長(zhǎng)率約為 26%;資策會(huì)產(chǎn)業(yè)情報(bào)研究所(MIC)則預(yù)估，2016 年全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值將達(dá) 6,200 億美元，終端設(shè)備產(chǎn)量將到達(dá) 1.9 億臺(tái)。

物聯(lián)網(wǎng)芯片是由運(yùn)算芯片、內(nèi)存、無(wú)線通訊器、感測(cè)器及能量管理設(shè)備(能量采集技術(shù)及能量?jī)?chǔ)存設(shè)備)所整合而成，可獨(dú)立進(jìn)行資料處理、儲(chǔ)存及訊號(hào)發(fā)送，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備與設(shè)備間可互相溝通之物聯(lián)網(wǎng)世界。更重要的是，物聯(lián)網(wǎng)芯片可依需求，裝設(shè)各式各樣的感測(cè)器(如偵測(cè)溫度、煙霧、振動(dòng)、氣體、位置甚至人體心跳、血壓等訊號(hào))，用以收集各種環(huán)境資訊。為增進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用的方便性、移動(dòng)性及持久性，物聯(lián)網(wǎng)芯片必須輕薄短小又省電，在持續(xù)研發(fā)低功耗芯片的同時(shí)，開(kāi)發(fā)可采集環(huán)境能源的芯片，來(lái)補(bǔ)充電力，降低更換電池或充電的頻率，亦是可行的解決方案。

▲ 物聯(lián)網(wǎng)芯片電子顯微鏡圖

國(guó)研院納米元件實(shí)驗(yàn)室以獨(dú)創(chuàng)的半導(dǎo)體三維集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出可與物聯(lián)網(wǎng)芯片一體成形之環(huán)境光能自供電制程技術(shù)，將“環(huán)境光能采集模組”與“物聯(lián)網(wǎng)芯片”堆疊整合。

目前的物聯(lián)網(wǎng)芯片與環(huán)境光能采集模組的整合方式是將“物聯(lián)網(wǎng)芯片”和“環(huán)境光能采集模組”分開(kāi)置放于電路板上，不但整體面積大，電路傳輸距離也較長(zhǎng)。納米元件實(shí)驗(yàn)室的 3D 積層式制程技術(shù)，不但可以有效減少電路板面積，亦可大幅縮短電流傳輸距離，減少耗能，提高物聯(lián)網(wǎng)芯片的實(shí)用性。未來(lái)納米元件實(shí)驗(yàn)室將積極開(kāi)發(fā)更多感測(cè)器與自供電芯片技術(shù)，提供設(shè)計(jì)者開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)與穿戴式設(shè)備的相關(guān)芯片。