Gartner列出2011年六大電子類新技術(shù)

日前，Gartner在一份半導(dǎo)體技術(shù)成熟度曲線報(bào)告中指出了六大創(chuàng)新技術(shù)，這些技術(shù)或許在未來(lái)的幾年內(nèi)商業(yè)化。

這些技術(shù)包括量子點(diǎn)顯示、認(rèn)知無(wú)線電、太赫茲波、MEMS顯示、磷酸鐵鋰電池以及450mm晶圓廠。

量子點(diǎn)顯示
量子點(diǎn)（Quantum Dots）是一些肉眼無(wú)法看到的、極其微小的半導(dǎo)體納米晶體，晶體中的顆粒直徑不足10納米。量子點(diǎn)由鋅、鎘、硒和硫原子組合而成。量子點(diǎn)有一個(gè)與眾不同的特性：當(dāng)受到電或者光（諸如LED產(chǎn)生的光）的刺激時(shí)就會(huì)發(fā)光，產(chǎn)生亮光和純色，其發(fā)出的光線顏色由量子點(diǎn)的組成材料和大小、形狀所決定。

目前QD Vision和另一家硅谷的公司Nanasys均從事量子點(diǎn)研究，目標(biāo)是取代OLED市場(chǎng)，OLED在大尺寸顯示屏應(yīng)用中需要使用蔭罩，這導(dǎo)致了不夠精確，而QLED不需要蔭罩，另外OLED需要濾色鏡而QLED不需要，也更省電。

為了讓量子點(diǎn)在顯示器中用作主要部分，晶體需要被電子而不是光子激發(fā)。QD Vision公司首席技術(shù)官賽斯·柯伊-沙利文（Seth Coe-Sullivan）表示：“我們長(zhǎng)期以來(lái)一直在研究量子點(diǎn)的電致發(fā)光問(wèn)題，現(xiàn)在正是將其商業(yè)應(yīng)用的時(shí)候。”

認(rèn)知無(wú)線電(Cognitive Radio，以下簡(jiǎn)稱CR)的概念起源于1999年Joseph Mitola博士的奠基性工作，其核心思想是CR具有學(xué)習(xí)能力，能與周圍環(huán)境交互信息，以感知和利用在該空間的可用頻譜，并限制和降低沖突的發(fā)生。CR的學(xué)習(xí)能力是使它從概念走向?qū)嶋H應(yīng)用的真正原因。有了足夠的人工智能，它就可能通過(guò)吸取過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)實(shí)際的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)包括對(duì)死區(qū)、干擾和使用模式等的了解。這樣，CR有可能賦予無(wú)線電設(shè)備根據(jù)頻帶可用性、位置和過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)自主確定采用哪個(gè)頻帶的功能。隨著許多CR 相關(guān)研究的展開，對(duì)CR技術(shù)存在多種不同的認(rèn)識(shí)。最典型的一類是圍繞Mitolo博士提出的基于機(jī)器學(xué)習(xí)和模式推理的認(rèn)知循環(huán)模型來(lái)展開研究，他們強(qiáng)調(diào)軟件定義無(wú)線電(Software Defined Radio，SDR)是CR實(shí)現(xiàn)的理想平臺(tái)。

目前，CR主要處于初級(jí)階段，各項(xiàng)理論和技術(shù)處于研究探索中，但它已得到了各界的關(guān)注，很多著名學(xué)者和機(jī)構(gòu)都投入到它的研究中，啟動(dòng)了很多針對(duì)此的重要研究項(xiàng)目。最引人關(guān)注的是IEEE802.22工作組的工作，該工作組制訂了利用空閑電視頻段進(jìn)行寬帶無(wú)線接入的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這是第一個(gè)引入認(rèn)知無(wú)線電概念的IEEE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)。無(wú)線電知識(shí)描述語(yǔ)言(RKRL)也應(yīng)運(yùn)而生。近期CR的主要目標(biāo)是提高頻譜利用率，研究預(yù)計(jì)，頻譜利用率將提高3%-10%不等。它的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是與各項(xiàng)技術(shù)更好的結(jié)合，滿足日益增長(zhǎng)的用戶對(duì)頻譜的要求。目前，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)炙手可熱，應(yīng)用前景一片大好。有報(bào)道稱具有認(rèn)知功能的無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品將在近一兩年內(nèi)問(wèn)世，但是要真正實(shí)現(xiàn)CR技術(shù)還需解決包括頻譜檢測(cè)技術(shù)、自適應(yīng)頻譜資源分配技術(shù)和無(wú)線頻譜管理技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

太赫茲波
THz波（太赫茲波）或成為THz射線（太赫茲射線）是從上個(gè)世紀(jì)80年代中后期，才被正式命名的，在此以前科學(xué)家們將統(tǒng)稱為遠(yuǎn)紅外射線。太赫茲波是指頻率在0.1THz到10THz范圍的電磁波，波長(zhǎng)大概在0.03到3mm范圍，介于微波與紅外之間。實(shí)際上，早在一百年前，就有科學(xué)工作者涉及過(guò)這一波段。在1896年和1897年，Rubens和Nichols就涉及到這一波段，紅外光譜到達(dá)9um（0.009mm）和20um（0.02mm），之后又有到達(dá)50um的記載。之后的近百年時(shí)間，遠(yuǎn)紅外技術(shù)取得了許多成果，并且已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。但是涉及太赫茲波段的研究結(jié)果和數(shù)據(jù)非常少，主要是受到有效太赫茲產(chǎn)生源和靈敏探測(cè)器的限制，因此這一波段也被稱為THz間隙。隨著80年代一系列新技術(shù)、新材料的發(fā)展，特別是超快技術(shù)的發(fā)展，使得獲得寬帶穩(wěn)定的脈沖THz源成為一種準(zhǔn)常規(guī)技術(shù)，THz技術(shù)得以迅速發(fā)展，并在實(shí)際范圍內(nèi)掀起一股THz研究熱潮。

太赫茲的獨(dú)特性能給通信（寬帶通信）、雷達(dá)、電子對(duì)抗、電磁武器、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像（無(wú)標(biāo)記的基因檢查、細(xì)胞水平的成像）、無(wú)損檢測(cè)、安全檢查（生化物的檢查）等領(lǐng)域帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響。由于太赫茲的頻率很高，所以其空間分辨率也很高；又由于它的脈沖很短（皮秒量級(jí)）所以具有很高的時(shí)間分辨率。太赫茲成像技術(shù)和太赫茲波譜技術(shù)由此構(gòu)成了太赫茲應(yīng)用的兩個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，由于太赫茲能量很小，不會(huì)對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生破壞作用，所以與X射線相比更具有優(yōu)勢(shì)。另外，由于生物大分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的共振頻率均在太赫茲波段，因此太赫茲在糧食選種，優(yōu)良菌種的選擇等農(nóng)業(yè)和食品加工行業(yè)有著良好的應(yīng)用前景。太赫茲的應(yīng)用仍然在不斷的開發(fā)研究當(dāng)中，其廣袤的科學(xué)前景為世界所公認(rèn)。

MEMS顯示
目前，高通光電和Pixtronix都在開發(fā)MEMS顯示技術(shù)，MEMS顯示與此前透過(guò)型顯示器相比，Pixtronix的PerfectLight技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是耗電量低。耗電量為液晶顯示器的1/4，試製的2.5吋面板約為45mW。液晶顯示器只能使用背照燈燈光的百分之幾，而PerfectLight因?yàn)闆](méi)有彩色濾光片等，利用率使用60％。目前，日立已使用的該項(xiàng)技術(shù)。

高通單色Mirasol顯示屏幕的MOD可以呈現(xiàn)黑色和另外一種顏色。彩色Mirasol顯示技術(shù)的呈色原理與之類似，不同的是每個(gè)IMOD像素包含紅、綠、藍(lán)3種顏色小像素，每個(gè)小像素的大小在10μm~100μm左右。每個(gè)映像點(diǎn)包含上方涂有半透明金屬制薄膜的玻璃基板和位于基板下方的反射膜，玻璃基板和反射膜之間的空隙則構(gòu)成了空氣薄膜，以利于光線在其中反射。根據(jù)空氣薄膜厚度的不同，小像素會(huì)顯示出紅、綠、藍(lán)中的一種顏色。接通電壓時(shí)，反射層會(huì)上下移動(dòng)，從而改變像素的顏色。上升并使空氣薄膜厚度為0時(shí)，像素呈現(xiàn)黑色；下降時(shí)空氣薄膜厚度增大，像素呈現(xiàn)紅、綠、藍(lán)三色之一。

磷酸鐵鋰電池
磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。 鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料，而其它正極材料由于多種原因，目前在市場(chǎng)上還沒(méi)有大量生產(chǎn)。磷酸鐵鋰也是其中一種鋰離子電池。從材料的原理上講，磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過(guò)程，這一原理與鈷酸鋰，錳酸鋰完全相同。

450mm晶圓廠
有關(guān)450mm硅片過(guò)渡在業(yè)界一直爭(zhēng)論不休。到今天為止持積極態(tài)度的已有三家，分別是英特爾、臺(tái)積電及三星，18英寸晶圓生產(chǎn)從環(huán)保、經(jīng)濟(jì)上來(lái)看，都會(huì)比12英寸廠更有效率。

在相同工藝條件下，450mm生產(chǎn)線的運(yùn)作成本大約與300mm相比僅增加30%，但是由于硅片面積增大2.25倍，導(dǎo)致最終芯片的制造成本下降，由此將激發(fā)產(chǎn)能擴(kuò)充，以及更多的廠投入450mm硅片(估計(jì)全球有10家以上)。這樣的過(guò)程導(dǎo)致450mm硅片的市場(chǎng)占有率將由小至大，如目前300mm硅片占總硅片出貨量已超過(guò)60%。因此向450mm硅片過(guò)渡的關(guān)鍵在于成本下降，而且必須同時(shí)使芯片制造商與設(shè)備制造商實(shí)現(xiàn)雙贏。

至于450mm硅片的過(guò)渡時(shí)間點(diǎn)，臺(tái)積電選擇在2015年～2016年，也即22nm～16nm的量產(chǎn)階段，可能業(yè)界存在不同的看法。因?yàn)橛?00mm向300mm硅片過(guò)渡時(shí)，原先估計(jì)在250nm節(jié)點(diǎn)，實(shí)際上推遲到130nm節(jié)點(diǎn)。