• 東芝推出MOSFET柵極驅(qū)動器開關(guān)IPD

    MOSFET驅(qū)動器是一款高頻高電壓柵極驅(qū)動器，可利用一個同步 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和高達(dá) 100V 的電源電壓來驅(qū)動兩個 N 溝道 MOSFET。強(qiáng)大的驅(qū)動能力降低了具高柵極電容 MOSFET 中的開關(guān)損耗。東芝電子元件及存儲裝置株式會社(“東芝”)宣布，推出柵驅(qū)動器開關(guān)智能功率器件“TPD7107F”。該產(chǎn)品可用于控制接線盒和車身控制模塊等車載控制單元(ECU)的供電電流的通斷。 TPD7107F產(chǎn)品示意圖 TPD7107F采用東芝的汽車級低導(dǎo)通電阻N溝道MOSFET[2]，適用于負(fù)載電流的高側(cè)開關(guān)。作為一種電子開關(guān)，這種新型IPD能夠避免機(jī)械繼電器的觸頭磨損，有助于縮小車載ECU的尺寸并降低功耗，同時還提供免維護(hù)功能。 通過提供增強(qiáng)功能(自我保護(hù)功能和輸出到微控制器的各種內(nèi)置診斷功能)以支持車載ECU所需的高可靠性。這款新型IPD能夠監(jiān)控負(fù)載運(yùn)行和與之連接的MOSFET。當(dāng)運(yùn)行發(fā)生異常時，它能迅速關(guān)斷MOSFET[3]，以減少M(fèi)OSFET上的負(fù)載。 TPD7107F采用了WSON10A[4]封裝，并由于內(nèi)置升壓電路，可減少了電容器等外圍器件的使用。這款新型IPD在待機(jī)狀態(tài)下的耗電量僅為3μA(最大值)。 應(yīng)用： 車載設(shè)備 ECU(車身控制模塊、接線盒等) 配電模塊 半導(dǎo)體繼電器 特性： 通過AEC-Q100認(rèn)證 能夠根據(jù)負(fù)載電流，與低導(dǎo)通電阻N溝道MOSFET[2]搭配使用 內(nèi)置升壓電路，減少無源外圍器件的使用 內(nèi)置保護(hù)功能和診斷輸出功能 (電壓異常、過流、過熱、電源反接、接地端斷路保護(hù)以及VDD負(fù)載線短路等) 主要規(guī)格：Ta=25℃ [1] 兼容器件示例：TPHR7904PB(40V/150A)、TPH1R104PB(40V/120A) [2] 高速斷態(tài)電流(典型值：237mA) [3] WSON10A：3.0×3.0mm(典型值)

    半導(dǎo)體 東芝 智能功率 柵極驅(qū)動器

  • 小米手環(huán)5：全功能NFC版、磁吸充電

    小米手環(huán)是智能手環(huán)，集合了軍用傳感器，30天超長續(xù)航，記錄每天的運(yùn)動及睡眠情況數(shù)據(jù)，手環(huán)綁定身份免密碼解鎖手機(jī)，來電提醒，免打擾智能震動鬧鐘等多種功能。而小米手環(huán)橫空出世之后，整個手環(huán)市場幾乎就被小米占據(jù)。走在大街上都能經(jīng)?？吹叫∶资汁h(huán)的身影，不知不覺，小米手環(huán)已經(jīng)第五代了，外觀設(shè)計(jì)雖沒太大的變化，但依然是熟悉的圓潤風(fēng)格，可拆卸米粒+表帶的設(shè)計(jì)。 小米手環(huán)5還應(yīng)用了PPG生物傳感器，睡眠監(jiān)測的精度提升了40%，心率監(jiān)測不規(guī)則運(yùn)動精確度提升了50%，然后新增了劃船機(jī)，瑜伽，跳繩，橢圓機(jī)，室內(nèi)騎行等5種運(yùn)動模式。睡眠監(jiān)測也終于實(shí)現(xiàn)了24小時監(jiān)測，中午的小憩也會記錄下來，對于喜歡做健身鍛煉的朋友來說應(yīng)該是個非常友好的升級。 廣受米粉好評的全功能NFC當(dāng)然沒少，除了支付寶離線支付，8月份還OTA更新還支持銀聯(lián)閃付，要是門禁卡支持自動切換或者增加個切換按鈕可能會更方便一點(diǎn)。 最讓人欣喜的升級莫過于支持磁吸式充電，再也不需要拆卸表帶充電了。日常模式為14天續(xù)航時間，長續(xù)航模式為20天續(xù)航時間，這個我沒辦法測試，畢竟才到手兩三天，但小米手環(huán)一貫的續(xù)航表現(xiàn)怎么樣，用過的人應(yīng)該心里有數(shù)。 NFC功能一直都是小米手環(huán)的亮點(diǎn)，只要利用的好，就能夠大幅度的提升生活體驗(yàn)。比如刷公交，刷地鐵。

    半導(dǎo)體 生物傳感器 可穿戴式 小米手環(huán)

  • 中芯國際無法為華為提供芯片制造，海思芯片該如何應(yīng)對？

    芯片，是指內(nèi)含集成電路的硅片，體積很小，常常是計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備的一部分。芯片更是信息產(chǎn)業(yè)的核心，信息時代的基石，被稱為高端制造業(yè)的“皇冠明珠”。 曾經(jīng)，我國集成電路高端裝備和材料基本處于空白狀態(tài)，完全依賴進(jìn)口。經(jīng)過科研人員多年的努力，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)有了很大的突破和進(jìn)展。 2020年第一季度的中國手機(jī)芯片報(bào)告顯示，華為旗下的海思芯片首次超過高通，成為中國第一大手機(jī)芯片供應(yīng)商。 華為海思的逆襲，臺積電也有一定功勞。長時間以來，華為和臺積電都保持著緊密合作，華為的大部分產(chǎn)品尤其是高端旗艦機(jī)，均有臺積電代工制造。 可是，美國從去年開始便開始打壓華為。之前美國就曾嘗試讓臺積電停止為華為供應(yīng)芯片。近期，美國全面升級了“實(shí)體清單”，禁止所有企業(yè)向華為提供利用美國技術(shù)、設(shè)備制造的產(chǎn)品。 盡管目前臺積電還沒有斷供華為，但依據(jù)臺積電對美國光刻機(jī)等設(shè)備的依賴程度，和在美國建廠等行動能看出，華為急需能夠替代臺積電的芯片代工廠商。 中芯國際作為大陸規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的集成電路芯片制造企業(yè)，自然成為了最佳選擇。 而且，中芯國際曾經(jīng)和華為有過合作，首款純國產(chǎn)的手機(jī)芯片“麒麟710A”就是兩大企業(yè)的聯(lián)手之作。所以，在大眾眼中，中芯國際一定會扛起大旗，鼎力相助華為。 為了支持自研技術(shù)的發(fā)展，5月中旬，國家大基金二期與上海集成電路基金，還分別向中芯國際旗下的中芯南方注資15億美元、7.5億美元，折合人民幣160億元左右。 在國家的大力支持下，中芯國際的營收額和利潤額都開始大幅增長。近日更是直接回歸A股上市。 6月1日，上海證券交易所發(fā)布公告表示，已經(jīng)受理中芯國際科創(chuàng)板上市申請?？删驮谡泄烧f明書中，有一條極其顯眼的說明：“若干自美國進(jìn)口的半導(dǎo)體設(shè)備與技術(shù)，在獲得美國商務(wù)部行政許可之前，可能無法用于為若干客戶的產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)制造?！? 這個說明無疑在表示，中芯國際會遵從美國“實(shí)體清單”的要求。自然，如果沒有得到美國商務(wù)部的允許，中芯國際便不會再為華為提供芯片制造服務(wù)。 對于當(dāng)今的人類文明，芯片的重要性不言而喻，它可以是一個巨大的產(chǎn)業(yè)，英特爾、高通、AMD、聯(lián)發(fā)科等都是芯片領(lǐng)域里的巨頭;它也事關(guān)國家安全，現(xiàn)代化的戰(zhàn)斗機(jī)、軍艦或是坦克上都安裝有大量的芯片，更重要的是，在人類逐步“未來化”的過程中，芯片將會扮演起極為關(guān)鍵的角色，因而，唯有芯片自主化，才能引領(lǐng)第四次科技革命。

    半導(dǎo)體 中芯國際 芯片 海思

  • 我國汽車行業(yè)的“缺芯”有多嚴(yán)重？

    近幾年，受制于西方國家對華芯片產(chǎn)業(yè)的各項(xiàng)限制，我國芯片行業(yè)所面臨的局勢日益嚴(yán)峻。實(shí)際上，美國對華的芯片限制，上至國家超級計(jì)算機(jī)，下至居民消費(fèi)電子，全面覆蓋了我國的芯片行業(yè)市場，汽車行業(yè)當(dāng)然也是這場戰(zhàn)爭的“炮灰”。汽車行業(yè)在這場“鎖喉”戰(zhàn)爭中“缺氧”到底有多嚴(yán)重? 目前我國國產(chǎn)芯片絕大多數(shù)都為低端，少數(shù)勉強(qiáng)劃分為中端，迫于無奈只能選擇從國外進(jìn)口高端芯片。據(jù)國家海關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年，我國石油進(jìn)口額超過2500億美元，而芯片進(jìn)口額超過3100億美元，位列我國進(jìn)口商品第一位。 雖然目前國內(nèi)已經(jīng)有較為出色的芯片設(shè)計(jì)公司(海思)可以設(shè)計(jì)出7nm工藝的芯片，但是國內(nèi)目前最先進(jìn)的芯片制造工藝(中芯國際)剛剛達(dá)到14nm，完全無法達(dá)到高端芯片的加工需求，我們也無法從國外進(jìn)口到先進(jìn)的芯片加工設(shè)備，所以只能依靠臺灣或者海外其他公司代加工。 ▼汽車功能的實(shí)現(xiàn)離不開高端芯片的助力 芯片早已在汽車行業(yè)深耕多年，早在上個世紀(jì)70年代，汽車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)便率先開始使用芯片，時至今日，我們?nèi)加蛙嚨膭恿刂葡到y(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、行駛控制系統(tǒng)、信息娛樂系統(tǒng)等功能的實(shí)現(xiàn)全部都需要芯片參與工作。舉個最簡單的例子，多年前，我們車輛的儀表盤還采用傳統(tǒng)指針與單色液晶屏組合來顯示車輛的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，而如今，全彩液晶大屏成為主流，在這塊屏幕內(nèi)，我們可以看到更加豐富的信息與更加美觀復(fù)雜的圖形變化，這一切都源自于芯片的升級。 傳統(tǒng)燃油車對于芯片的要求并不算特別高，真正對芯片提出高要求的是新能源汽車。在新能源汽車中，電池管理系統(tǒng)、行駛控制系統(tǒng)、主動安全系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)等都需要芯片，在如今汽車電動互聯(lián)的大趨勢下，新能源汽車的電氣化程度更高，其對于芯片的算力、功耗、體積等方面的要求也更高。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，目前一輛高端汽車的自動駕駛系統(tǒng)代碼已經(jīng)超過1億行，自動駕駛軟件計(jì)算量也已經(jīng)達(dá)到每秒10萬億次操作(10TOPS)的量級，遠(yuǎn)超飛機(jī)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)軟件等，并且伴隨著未來自動駕駛滲透率與級別的提升，代碼行數(shù)將會呈現(xiàn)指數(shù)級增長，到時對于芯片算力的要求將繼續(xù)提高。 其次，車規(guī)級芯片對比消費(fèi)電子芯片來說其工作環(huán)境更加苛刻，對于安全性可靠性的要求更加嚴(yán)苛，這無疑都導(dǎo)致新能源汽車芯片擁有極高的技術(shù)壁壘。 所以，車規(guī)級芯片相較于消費(fèi)電子芯片來說擁有更高的溢價能力，目前有部分汽車芯片的毛利率可以達(dá)到50%，這也吸引了全球眾多半導(dǎo)體巨頭開始涉足汽車芯片領(lǐng)域，比如高通正在積極兼并收購，進(jìn)軍自動駕駛專用芯片;英偉達(dá)以GPU壟斷優(yōu)勢，發(fā)展智能座艙，并同超過370家廠商開展自動駕駛相關(guān)合作;除此之外，恩智浦、英飛凌、瑞薩、德州儀器、意法半導(dǎo)體等公司也在猛烈沖擊汽車芯片市場。 在世界頂級的管理咨詢公司麥肯錫的報(bào)告中提到，汽車行業(yè)正經(jīng)歷從硬件定義到軟件定義階段的轉(zhuǎn)變，目前，軟件僅占到D級車內(nèi)部構(gòu)造的10%，而到2030年，這一比例將會上升到30%。尤其是5G技術(shù)的發(fā)展，將會繼續(xù)提速汽車軟件化的發(fā)展。 正是由于國內(nèi)芯片的“蹩腳”，所以國內(nèi)汽車芯片幾乎全部采自海外企業(yè)，僅僅只有不到3%的電源管理、導(dǎo)航等外圍芯片是自主研發(fā)，一旦海外企業(yè)無法為我們提供高端芯片，對于我國的新能源汽車市場乃至整個汽車市場都是一記重創(chuàng)，我國新能源汽車的發(fā)展很可能停滯不前，甚至出現(xiàn)倒退，所以自主研發(fā)汽車高端核心芯片迫在眉睫。 ▼國內(nèi)廠商的謀變之道 在2019年的世界人工智能大會期間，國內(nèi)AI芯片廠商地平線發(fā)布首款車規(guī)級AI芯片——征程二代，目前搭載該款芯片的長安UNI-T即將發(fā)售。 地平線公司的二代BPU及其基礎(chǔ)上打造的Matrix計(jì)算平臺正式亮相。 近日，北京汽車集團(tuán)產(chǎn)業(yè)投資有限公司與Imagination集團(tuán)共同簽署協(xié)議，合資成立北京核芯達(dá)科技有限公司，主營設(shè)計(jì)開發(fā)車規(guī)級芯片與相關(guān)軟件;吉利集團(tuán)控股的億咖通科技與Arm中國合資建立了湖北芯擎科技，規(guī)劃建設(shè)車規(guī)級芯片及通訊模組的研發(fā)、測試及生產(chǎn)基地;上汽集團(tuán)與英飛凌合資組建IGBT企業(yè)上汽英飛凌汽車功率半導(dǎo)體(上海)有限公司等。 比亞迪自2005年就開始組建IGBT研發(fā)團(tuán)隊(duì)，IGBT對于新能源汽車而言，它直接決定了車輛的扭矩和最大輸出功率等，并且能控制直流電、交流電之間的轉(zhuǎn)換，還可以控制交流電機(jī)變頻控制，可以說IGBT就是新能源汽車的“CPU”，目前，比亞迪自產(chǎn)的IGBT的許多關(guān)鍵指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到或超越國外企業(yè)同類產(chǎn)品。 中國中車集團(tuán)依托多年在軌道交通領(lǐng)域的積累，在新能汽車核心零部件發(fā)力，逐步解決核心器件自主化問題。除此之外，華為也在汽車行業(yè)布局多年，早在去年，華為就發(fā)布了可用于汽車車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛領(lǐng)域的5G基帶芯片Balong 5000(巴龍5000)。 比亞迪漢成為全球首款搭載華為5G技術(shù)的量產(chǎn)車。現(xiàn)如今，國內(nèi)已有不少企業(yè)開始涉足汽車芯片領(lǐng)域，這對于我國半導(dǎo)體行業(yè)的向好發(fā)展來說是非常重要的，相比起“一枝獨(dú)秀”，我們更需要“百花齊放”，要帶動整體行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上的各個突破。唯有如此，才能解除西方勢力對華芯片的控制。

    半導(dǎo)體 高端芯片 國產(chǎn)芯片 汽車芯片

  • 碳基半導(dǎo)體與碳化硅晶片的區(qū)別

    我國近日在碳基半導(dǎo)體材料的研制方面有了非常重要突破，近日在碳化硅晶片量產(chǎn)方面也取得重大進(jìn)展，相同的“碳”字，不同的材料，一個是晶片，一個是芯片。 硅基半導(dǎo)體、碳基半導(dǎo)體以及碳化硅晶片的區(qū)別： 一、碳基芯片是熱兵器，硅基芯片是冷兵器 碳基半導(dǎo)體，就是碳納米管為材料的半導(dǎo)體，而我們現(xiàn)在所說的芯片是采用的硅晶體，用于制造芯片的話，可以簡單的理解為，一個是用碳制造的芯片，一個是用硅制造的芯片，材料本質(zhì)上完全不同; 和硅晶體管相比較，使用碳基半導(dǎo)體制造芯片，優(yōu)勢很大，在速度上，碳晶體管的理論極限運(yùn)行速度是硅晶體管的5-10倍，而功耗方面，卻只是后者的十分之一。 這次，北大張志勇與彭練矛教授在高密度高純半導(dǎo)體陣列碳納米管材料的制備方式上獲得突破，意味著我們很有可能打破在硅晶體芯片上的落后局面，而直接進(jìn)入到碳納米管芯片領(lǐng)域，說句牛氣的話，兩者不在一個緯度，一個是熱兵器，一個是冷兵器，差距很明顯。 二、國產(chǎn)碳基半導(dǎo)體研究躋身世界第一梯隊(duì) 更為關(guān)鍵的一點(diǎn)是，現(xiàn)在西方國家，尤其是美國，在一切有關(guān)硅芯片制造的技術(shù)、設(shè)備、材料、公司、人才等等方面，所取得技術(shù)優(yōu)勢，都是建立在硅晶體芯片之上的。 而一旦碳納米管材料進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，所帶來的影響是超乎想象的，雖然還不至于說美國等西方國家、企業(yè)所建立起來的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，將全部歸零，但是，最起碼對于我們來說，我們已經(jīng)躋身于碳基半導(dǎo)體領(lǐng)域的第一梯隊(duì)，具有了很大的先發(fā)優(yōu)勢。 至于說，碳基半導(dǎo)體擁有如此大的優(yōu)勢，那為何西方國家沒有研制呢?這又是一個誤解，美國等西方國家，還有日韓等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體強(qiáng)國，不但研究了，而且時間很早，不過，基本上都是半途而廢，除了現(xiàn)在美國還在進(jìn)行， 其他國家基本上都因遇到技術(shù)難題的放棄了研制，包括英特爾這樣的巨頭，也放棄了。 三、碳基半導(dǎo)體材料，是基礎(chǔ)科研中的基礎(chǔ) 彭練矛教授研究團(tuán)隊(duì)則在碳基半導(dǎo)體的研制方面，已經(jīng)進(jìn)行了二十多年，二十年的堅(jiān)守與付出，才有了今天的成功，由此可見，碳基半導(dǎo)體材料的研制難度之大，超乎想象。 所以，當(dāng)我們的科研團(tuán)隊(duì)獲得突破之后，國人是如此的激動。這個也充分反映出來，在基礎(chǔ)科學(xué)、基礎(chǔ)材料的研究方面，真的非常耗費(fèi)時間，有的科研人員，可能耗費(fèi)了一輩子的精力，也沒有出多少成果，而正是張志勇教授、彭練矛教授等科研人員的堅(jiān)守與不懈努力，才有了今天的成就，可以說，做基礎(chǔ)科研的人，才是非常了不起的人! 四、碳化硅的主要應(yīng)用領(lǐng)域不是芯片 現(xiàn)在芯片使用高純度硅制造的，碳基半導(dǎo)體芯片是用碳制造的，而碳化硅則是屬于碳與硅的化合物，在屬性上區(qū)別很大。 雖然碳化硅也是一種半導(dǎo)體材料，不過，SiC的主要應(yīng)用方向是在功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料領(lǐng)域。 而在半導(dǎo)體應(yīng)用上，碳化硅的應(yīng)用主要在大功率、高溫、高頻和抗輻射的半導(dǎo)體器件上，以滿足高壓、高頻、高功率、高溫以及抗輻射等半導(dǎo)體器件的應(yīng)用需求。 這次，中國電科(山西)碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)4英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底材料的工業(yè)生產(chǎn)，也突破了6英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底的研制，意味著打破了國外廠商對我國碳化硅晶體生產(chǎn)技術(shù)的長期封鎖，將對碳化硅襯底的射頻器件以及電力電子器件領(lǐng)域帶來重要的推動作用。 硅基半導(dǎo)體、碳基半導(dǎo)體以及碳化硅晶片都屬于基礎(chǔ)材料科學(xué)，在研究需要長期的探索，尤其是在高純度制造方面，更需要花費(fèi)大量的精力。該技術(shù)一旦獲得成功，就會建立起來極高的技術(shù)壁壘，而現(xiàn)在我們在碳基半導(dǎo)體、碳化硅晶片的研制方面，都已經(jīng)獲得了突破。

    半導(dǎo)體 碳基半導(dǎo)體 碳化硅晶片

  • 新型“芯片上的大腦”：為人工智能打造的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

    大腦是人體最重要的器官之一，它支撐著人的視覺、聽覺、平衡、味覺、嗅覺、記憶、情感、學(xué)習(xí)等。大腦的構(gòu)造十分復(fù)雜，由大約1千億個神經(jīng)元(Neuron)組成，并由約100萬億個突觸(Synapse)連接。這些神經(jīng)元與突觸一起構(gòu)成了一個極其龐大的生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 大腦具有極其強(qiáng)大的計(jì)算與學(xué)習(xí)能力，其邏輯功能與記憶功能密切關(guān)聯(lián)，能以極低的功耗并行地處理大量數(shù)據(jù)。即便是如今最強(qiáng)大的超級計(jì)算機(jī)，在執(zhí)行模式識別、風(fēng)險(xiǎn)管理等類似復(fù)雜任務(wù)時，也無法與人腦相抗衡。 生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的神經(jīng)元與突觸 時下，一種由人腦啟發(fā)的新型計(jì)算機(jī)，也稱為“類腦計(jì)算機(jī)”或者“神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)”，成為了一個新興的研究領(lǐng)域，吸引了物理、化學(xué)、材料、數(shù)學(xué)、電子與計(jì)算機(jī)科學(xué)等一系列領(lǐng)域的科學(xué)家們的廣泛興趣。 基于光線的腦啟發(fā)芯片示意圖。 神經(jīng)形態(tài)計(jì)算是一種新型計(jì)算架構(gòu)，旨在模仿大腦處理、加工信息的過程，將存儲元件與計(jì)算元件整合到同一芯片中。它突破了傳統(tǒng)的馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)帶來的瓶頸：數(shù)據(jù)需要在CPU和內(nèi)存之間來回移動，而CPU運(yùn)算速度較快，內(nèi)存訪問速度較慢，造成了所謂的“內(nèi)存墻”問題。 神經(jīng)形態(tài)計(jì)算，模仿了神經(jīng)系統(tǒng)，采用了全新的架構(gòu)。在這種架構(gòu)中，記憶和信號處理的功能共同處于“記憶元件(憶阻器、憶容器、憶感器)”中。記憶元件組成類似突觸的硬件系統(tǒng)，模仿自然信息處理、學(xué)習(xí)和記憶。 近日，美國麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員設(shè)計(jì)出一款“芯片上的大腦”，它比一片五彩紙屑還小，由數(shù)以萬計(jì)的人工大腦突觸制成。這種突觸稱為“憶阻器”，是一種硅基元件，可以模仿人腦中傳遞信息的突觸。 研究人員借鑒了冶金學(xué)的原理，用銀和銅合金以及硅制成每個憶阻器。當(dāng)他們用這款芯片來運(yùn)行幾個視覺任務(wù)時，芯片可以“記住”存儲的圖像，并重復(fù)多次復(fù)制它們，這個版本比由非合金元素制造的現(xiàn)有憶阻器更清晰、更干凈。 他們的研究成果于6月8日發(fā)表在《自然·納米技術(shù)(Nature Nanotechnology)》雜志上，展示的這款新型憶阻器設(shè)計(jì)非常有望應(yīng)用于神經(jīng)形態(tài)器件。這些電子器件基于一種新型電路，這種電路處理信息的方式模仿了大腦架構(gòu)。這種腦啟發(fā)的電路可以構(gòu)造到小型便攜式器件中，并能處理只有當(dāng)今超級計(jì)算機(jī)才能處理的復(fù)雜計(jì)算任務(wù)。 MIT 機(jī)械工程系副教授 Jeehwan Kim 表示：“迄今為止，人工突觸網(wǎng)絡(luò)以軟件的形式存在。我們正在嘗試為便攜式人工智能系統(tǒng)打造真正的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件。讓我們想象一下，將神經(jīng)形態(tài)器件連接至你汽車上的攝像頭，讓它能夠識別光線和物體，并立即作出決策，而無需連接到互聯(lián)網(wǎng)。我們希望采用高能效的憶阻器在現(xiàn)場實(shí)時地執(zhí)行這些任務(wù)?！? 游蕩離子憶阻器，或者說存儲晶體管，是神經(jīng)形態(tài)計(jì)算中不可或缺的元素。在神經(jīng)形態(tài)器件中，憶阻器將充當(dāng)電路中的晶體管，盡管其工作起來更像大腦突觸(兩個神經(jīng)元之間的連接)。突觸以離子形式從一個神經(jīng)元接收信號，并向下一個神經(jīng)元發(fā)送相應(yīng)的信號。 左圖展示了生物大腦中的一個突觸，也是右圖中人工模仿物的靈感來源。右圖是用鐵電隧道結(jié)實(shí)現(xiàn)的憶阻器，即夾在氮化鈦電極(藍(lán)色線)和硅襯底(海藍(lán)色)之間的氧化鉿薄膜(粉紅色)，硅襯底的另一個角色就是第二個電極。通過改變氧化鉿的極化，電脈沖使憶阻器在高低電阻之間切換，從而改變其導(dǎo)電性。(圖片來源：Elena Khavina/MIPT新聞辦公室) 常規(guī)電路中的晶體管通過在兩個值(0和1)之間切換來傳輸信息，并且僅當(dāng)其接收到電流形式的信號達(dá)到特定強(qiáng)度時才這樣做。相比之下，憶阻器將沿著梯度工作，很像大腦中的突觸。它產(chǎn)生的信號將根據(jù)其接收到的信號強(qiáng)度而變化。這將使單個憶阻器具有多個值，因此執(zhí)行運(yùn)算的范圍比二進(jìn)制晶體管大得多。類似于大腦突觸，憶阻器還能“記住”與給定電流強(qiáng)度相關(guān)的值，并在下次接收相似電流時產(chǎn)生完全相同的信號。這可以確保復(fù)雜方程式的答案或者對某個對象的視覺分類是可靠的，這一技能通常涉及多個晶體管和電容器。 最終，科學(xué)家們設(shè)想，憶阻器將比傳統(tǒng)晶體管需要更少的芯片空間，從而使功能強(qiáng)大的便攜式計(jì)算裝置不依賴于超級計(jì)算機(jī)，甚至無需連接到互聯(lián)網(wǎng)。 但是，現(xiàn)有的憶阻器設(shè)計(jì)在性能上受限。單個憶阻器由正電極和負(fù)電極制成，被“開關(guān)介質(zhì)”或者電極之間的空間分開。向一個電極施加電壓時，來自那個電極的離子流過介質(zhì)，形成通向另一個電極的“導(dǎo)電通道”。接收到的離子組成了電信號，而憶阻器將這些電信號沿著電路傳輸。離子通道(以及憶阻器最終產(chǎn)生的信號)的大小應(yīng)與激勵電壓的強(qiáng)度成比例。 Kim 表示，在電壓刺激較大的導(dǎo)電通道，或者離子從一個電極到另一個電極的大量流動的情況下，現(xiàn)有的憶阻器工作得很好。但是，當(dāng)憶阻器需要通過更細(xì)的導(dǎo)電通道產(chǎn)生更微弱的信號時，這些設(shè)計(jì)的可靠性就會降低。 導(dǎo)電通道越細(xì)，從一個電極到另一個電極的離子流越輕，單個離子待在一起的難度就越大。相反，它們傾向于脫離團(tuán)隊(duì)，在媒介中分散。結(jié)果，當(dāng)在一定的低電流范圍內(nèi)受到激勵時，接收電極難以可靠地捕獲相同數(shù)量的離子，從而傳輸相同的信號。 Kim 及其同事通過借鑒冶金學(xué)找到了突破這一局限的方法，冶金學(xué)是將金屬熔煉成合金并研究其綜合性能的科學(xué)。 Kim 表示：“傳統(tǒng)意義上，冶金學(xué)家試圖將不同的原子添加到塊狀基質(zhì)中以增強(qiáng)材料，而我們認(rèn)為，為什么不稍微調(diào)整憶阻器中的原子相互作用，并添加一些合金元素來控制離子在我們介質(zhì)中的運(yùn)動?！? 工程師通常用銀作為憶阻器的正極材料。Kim 的團(tuán)隊(duì)仔細(xì)研究文獻(xiàn)找到了一種元素，將它與銀結(jié)合，從而將銀離子有效地保持在一起，同時允許它們快速地流到另一個電極。 研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為銅是理想的合金元素，因?yàn)樗饶芘c銀結(jié)合，也能與硅結(jié)合。 Kim 說：“它起到了橋梁的作用，并穩(wěn)定了銀-硅界面。” 為了使用新合金制造憶阻器，該團(tuán)隊(duì)首先用硅制成了負(fù)極，然后沉積少量的銅，再沉積一層銀，制成正極。他們將兩個電極像三明治一樣夾在非晶硅介質(zhì)周圍。通過這種方式，他們用數(shù)以萬計(jì)的憶阻器制作成的圖案裝飾一平方毫米的硅芯片。 作為對這款芯片的首次測試，他們重新創(chuàng)建了美國隊(duì)長盾牌的灰度圖像。他們將圖像中的每個像素對應(yīng)于芯片中相應(yīng)的憶阻器。然后，他們調(diào)制每個憶阻器的電導(dǎo)，其強(qiáng)度與對應(yīng)像素中的顏色相關(guān)。 這款新型芯片(上左)有銀-銅合金制成，以數(shù)以萬計(jì)的人工突觸或稱“憶阻器”圖案進(jìn)行修飾。當(dāng)每個憶阻器受到對應(yīng)于某一像素的特定電壓激勵，并逐漸變?yōu)榛叶葓D像(在這個案例中是美國隊(duì)長的盾牌)時，這款芯片就重新創(chuàng)建了同樣的清晰圖像，比通過其他材料的憶阻器制成的芯片更加可靠。 與其他材料制成的芯片相比，該芯片可產(chǎn)生相同的盾牌清晰圖像，并能“記住”該圖像并多次復(fù)制。 該團(tuán)隊(duì)也讓芯片執(zhí)行了圖像處理任務(wù)，通過幾種特殊的方法對憶阻器編程以改變圖像(在這個案例中是 MIT 的基里安方庭"Killian Court")，包括銳化和模糊原始圖像。又一次，他們的設(shè)計(jì)比現(xiàn)有的憶阻器設(shè)計(jì)更可靠地生成重新編程的圖像。 MIT 制造的這款新型“芯片上的大腦”對 MIT 的基里安方庭圖像進(jìn)行了比現(xiàn)有的神經(jīng)形態(tài)設(shè)計(jì)更可靠的再加工，包括銳化和模糊原始圖像。 Kim 表示：“我們正在使用人工突觸進(jìn)行真實(shí)的推理測試。我們想要進(jìn)一步開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，用更大的陣列來執(zhí)行圖像識別任務(wù)。有一天，你也許可以攜帶人造大腦來執(zhí)行這些任務(wù)，而無需連接到超級計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)或云。”

    半導(dǎo)體 芯片 大腦 憶阻器

  • 智能洗車機(jī)大盒子獨(dú)家定制的“光電傳感器”

    “無人洗車”“智能洗車”它將替代人工洗車成為未來新的洗車方式，無人化、智能化的時代已經(jīng)悄然來臨，但是當(dāng)越來越多的洗車機(jī)涌現(xiàn)在市場上，車主究竟應(yīng)該關(guān)注洗車機(jī)的哪些方面?哪個方面又是最重要的呢? 車主體驗(yàn)智能洗車更加注重它帶來的便捷性和潔凈度。市面上多數(shù)洗車機(jī)可以做到高便捷性，但在潔凈度方面會有所差異，畢竟各個廠商掌握的技術(shù)不同，清洗的效果存在或多或少的差別，所以很多車主在洗車時，會選擇有品牌的智能洗車機(jī)，例如：大盒子。 “安全性”遠(yuǎn)比潔凈度重要，它是第一要義，是基礎(chǔ)是前提。 無人值守的智能洗車機(jī)與人工洗車的一大差別便是“無人”，這對洗車設(shè)備的安全性要求特別高，一旦發(fā)生碰車、傷人的情況，將帶來極高的損失。為避免以上情況發(fā)生，洗車機(jī)中的傳感器扮演著絕對重要的角色，發(fā)生問題時它能做到及時感應(yīng)，可謂是隱藏的“狙擊手”。 下面和大家探討一下光電傳感器那點(diǎn)事。 市面上的洗車機(jī)一般都會采用光電傳感器。因?yàn)楣怆妭鞲衅鳈z測的距離遠(yuǎn)和被檢測物不受限制等原因，通用性強(qiáng)被廣泛應(yīng)用。光電傳感技術(shù)依舊存在差異，特別是精準(zhǔn)度方面。優(yōu)秀的洗車機(jī)：例如大盒子B3采用的光電傳感器品牌，是來自世界著名的光電生產(chǎn)商“Telco”，而且是獨(dú)家定制，量身定做，精準(zhǔn)度方面表現(xiàn)優(yōu)異，可以抵御水霧、水蒸氣、灰塵環(huán)境的影響，且檢測面積廣、抗震、抗光性能力強(qiáng)，不懼惡劣環(huán)境。 一般傳感器會因表面灰塵過多，出現(xiàn)無法正確識別信號、探測不到信號的情況，進(jìn)而導(dǎo)致洗車出現(xiàn)問題。普通廠商采用定期檢查維護(hù)的方式，保持傳感器表面干凈度，避免此問題發(fā)生。而大盒子B3的光電傳感器配置獨(dú)有的程序后臺，可以實(shí)時監(jiān)測其健康程度，做到精準(zhǔn)維護(hù)，有效保證設(shè)備正常運(yùn)行，減少此問題的發(fā)生。 洗車機(jī)光電傳感器特定波長，監(jiān)測信息更加準(zhǔn)確，抗干擾能力更強(qiáng)，如今洗車機(jī)更加智能化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測、多端控制，讓洗車更加方便快捷。

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  • 關(guān)于碳化硅的合成、用途及制造工藝

    碳化硅(SiC)，又稱金剛砂。碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途。此外，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石(10級)，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時能抗氧化。 (一)碳化硅的合成和用途 碳化硅的合成是在一種特殊的電阻爐中進(jìn)行的，這個爐子實(shí)際上就只是一根石墨電阻發(fā)熱體，它是用石墨顆粒或碳粒堆積成柱狀而成的。這根發(fā)熱體放在中間，上述原料按硅石52%~54%，焦炭35%，木屑11%，工業(yè)鹽1.5%~4%的比例均勻混合，緊密地充填在石墨發(fā)熱體的四周。當(dāng)通電加熱后，混合物就進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成碳化硅。其反應(yīng)式為： SiO2+3C→SiC+2CO↑ 反應(yīng)的開始溫度約在1400℃，產(chǎn)物為低溫型的β-SiC，基結(jié)晶非常細(xì)小，它可以穩(wěn)定到2100℃，此后慢慢向高溫型的α-SiC轉(zhuǎn)化。α-SiC可以穩(wěn)定到2400℃而不發(fā)生顯著的分解，至2600℃以上時升華分解，揮發(fā)出硅蒸氣，殘留下石墨。所以一般選擇反應(yīng)的最終溫度為1900~2200℃。反應(yīng)合成的產(chǎn)物為塊狀結(jié)晶聚合體，需粉碎成不同粒度的顆粒或粉料，同時除去其中的雜質(zhì)。 有時為獲取高純度的碳化硅，則可以用氣相沉積的方法，即用四氯化硅與苯和氫的混合蒸氣，通過熾熱的石墨棒時，發(fā)生氣相反應(yīng)，生成的碳化硅就沉積在石墨表面。其反應(yīng)式為： 6SiCl4+C6H6+12H2→6SiC+24HCl 純凈的碳化硅是無色透明的，但工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅由于其中存在游離碳、鐵、硅等雜質(zhì)，產(chǎn)品有黃、黑、墨綠、淺綠等不同色澤，常見的為淺綠和黑色。碳化硅的相對分子質(zhì)量為40.09,其中硅占70.04%，碳占29.964。真密度3.21。熔點(diǎn)(升華)2600℃。晶型有低溫形態(tài)的β-SiC呈立方結(jié)構(gòu);高溫形態(tài)的α-SiC呈六方結(jié)構(gòu);以及由于碳化硅晶體結(jié)構(gòu)中的原子排列情況的不同而有其他一系列的變形體，約有百余種，通稱同質(zhì)異晶。此外，結(jié)晶結(jié)構(gòu)中由于電子親合力的不同，除主要的共價鍵外，尚有部分離子鍵存在。碳化硅是一種硬質(zhì)材料，莫氏硬度達(dá)9.2。在低溫下，碳化硅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，耐腐蝕性能優(yōu)良，在煮沸的鹽酸、硫酸和氫氟酸中也不受侵蝕。但在高溫下可與某些金屬、鹽類、氣體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)情況列于表10-4-16。碳化硅在還原性氣氛中直至2600℃仍然穩(wěn)定，在高溫氧化氣氛中則會發(fā)生氧化作用： SiC+2O2→SiO2+CO2 但它在800~1140℃之間的抗氧化能力反而不如1300~1500℃的，這是因?yàn)樵?00~1140℃氧化生成的氧化膜(SiO2)的結(jié)構(gòu)較疏松，起不到充分保護(hù)底材的作用，而在1140℃以上，尤其在1300~1500℃之間，氧化作用顯著，此時生成的氧化層薄膜覆蓋在碳化硅基體的表面，阻礙了氧對碳化硅的進(jìn)一步接觸，所以抗氧化能力反而加強(qiáng)。但到更高溫度時，其氧化保護(hù)層被破壞，使碳化硅遭受強(qiáng)烈氧化而分解破壞。 表1SiC與某些物質(zhì)的反應(yīng)性 由于碳化硅具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，因此作為重要的工業(yè)原料而得到廣泛的應(yīng)用。它的主要用途有三個方面：用于制造磨料磨具;用于制造電阻發(fā)熱元件———硅碳棒、硅碳管等;用于制造耐火材料制品。作為特種耐火材料，它在鋼鐵冶煉中用作高爐、化鐵爐等沖壓、腐蝕、磨損厲害部位的耐火制品;在有色金屬(鋅、鋁、銅)冶煉中作冶煉爐爐襯、熔融金屬的輸送管道、過濾器、坩堝等;在空間技術(shù)上用作火箭發(fā)動機(jī)尾噴管、高溫燃?xì)馔钙饺~片;在硅酸鹽工業(yè)中，大量用作各種窯爐的棚板、馬弗爐爐襯、匣缽;在化學(xué)工業(yè)中，用作油氣發(fā)生、石油氣化器、脫硫爐爐襯等。 (二)制品制造工藝 單純用α-SiC制造制品，由于其硬度較大，將其磨成微米級細(xì)粉相當(dāng)困難，而且顆粒呈板狀或針狀，用它壓成的坯體，即使在加熱到它的分解溫度附近，也不會發(fā)生明顯的收縮，難以燒結(jié)，制品的致密化程度低，抗氧化能力也差。因此，在工業(yè)生產(chǎn)制品時，在α-SiC中加入少量的顆粒呈球形的β-SiC細(xì)粉和采用添加物的辦法來獲得致密制品。作為制品結(jié)合劑的添加物，按種類可分為氧化物、氮化物、石墨等多種，如粘土、氧化鋁、鋯英石、莫來石、石灰、玻璃、氮化硅、氧氮化硅、石墨等。成型粘結(jié)劑溶液可用羧甲基纖維素、聚乙烯醇、木質(zhì)素、淀粉、氧化鋁溶膠、二氧化硅溶膠等其中的一種或幾種。 依據(jù)添加物的種類和加入量的不同，坯體的燒成溫度也不同，其溫度范圍在1400~2300℃。例如，粒度大于44μm的α-SiC70%，粒度小于10μm的β-SiC20%，粘土10%，外加4.5%的木質(zhì)素水溶液8%，均勻混合后，用50MPa的壓力成型，在空氣中1400℃4h燒成，制品的體積密度為2.53g/cm3,顯氣孔率12.3%，抗折強(qiáng)度30~33MPa。幾種不同添加物的制品的燒結(jié)性能列于表2。 一般來說，碳化硅耐火材料具有多方面的優(yōu)良性能，例如，在比較寬的溫度范圍內(nèi)具有高的強(qiáng)度、高的抗熱震性、優(yōu)良的耐磨性能、高的熱導(dǎo)率、耐化學(xué)腐蝕性等。不過，也應(yīng)看到，它的弱點(diǎn)是抗氧化能力差，由此而造成高溫下體積脹大、變形等降低了使用壽命。 為了提高碳化硅耐火材料的抗氧化性能，在結(jié)合劑方面做了不少的選擇工作。最初使用粘土(包括氧化物)結(jié)合，但并未能起到保護(hù)作用，碳化硅顆粒仍然受到氧化和侵蝕。50年代末，選擇用氮化硅(Si3N4)結(jié)合，作為碳化硅耐火材料的改進(jìn)產(chǎn)品，確實(shí)具有很好的抗氧化性(見圖1)，且無顯著的膨脹現(xiàn)象。但是價格較貴;加之在反復(fù)加熱冷卻時有突然破壞的可能;而氮化硅本身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)帶有滲透性，不能從根本上保護(hù)碳化硅不被氧化。60年代初，又出現(xiàn)了用氧氮化硅(Si2ON2)結(jié)合的碳化硅耐火材料，比之氮化硅結(jié)合具有更好的抗氧化性能，因?yàn)檠醯枵掣接谔蓟璞砻娴难趸璞∧?，并與其反應(yīng)形成和碳化硅牢固結(jié)合的連續(xù)保護(hù)膜。同時，這種材料的價格適當(dāng)，相當(dāng)于用氧化物結(jié)合的碳化硅材料。 表2不同添加物的SiC制品的性能 除了用燒結(jié)法制造碳化硅制品以外，自從發(fā)明了熱壓燒結(jié)技術(shù)以后，碳化硅制品也可以用熱壓法制造，并且可以獲得更優(yōu)良的燒結(jié)性能。熱壓工藝是把坯料的成型和燒成結(jié)合為一個過程，即坯料在高溫同時又在壓力下一次成型并燒結(jié)。這種方法在冶金工業(yè)中用于粉末冶金已有數(shù)十年的歷史，在特種耐火材料工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用。采用熱壓成型燒結(jié)，可以縮短制造時間，降低燒結(jié)溫度，改善制品的顯微結(jié)構(gòu)，增加制品的致密度，提高材料的性能。選擇適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力和坯料粒度等熱壓工藝條件，就可達(dá)到優(yōu)良的熱壓效果。熱壓工藝對難熔化合物的制造特別有用。熱壓用的模具因?yàn)榧纫?jīng)受1000℃以上的高溫，并且還要在高溫下承受數(shù)kN的壓力，因此，對制造難熔化合物制品一般均用高強(qiáng)度石墨作模具。 對模具的加熱可以用輻射加熱、高頻感應(yīng)加熱或模具自身電阻加熱。對坯料的加壓可用油壓機(jī)或普通的千斤頂。熱壓法的最大缺點(diǎn)是制品形狀受到限制，且制造效率低，所以此法不如反應(yīng)燒結(jié)法應(yīng)用的廣泛。但是熱壓制品的性能要好得多。例如，在1350℃的溫度下，用70~90MPa的壓力進(jìn)行熱壓，如果原料是高溫型的α-SiC，則密度不超過理論值的96%;如果使用低溫型的β-SiC，則熱壓密度可以達(dá)到3.20g/cm3，接近于理論值，并在燒結(jié)過程中轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷匦偷摩?SiC。這種熱壓燒結(jié)體的強(qiáng)度，在常溫時為380MPa，在1370℃時為500MPa?？篃嵴鹦砸蚕喈?dāng)好，且在交溫空氣中抗氧化性也很好。 由于碳化硅自身的優(yōu)異性，在用途方面也比較廣泛，總結(jié)來說的話，碳化硅的用途主要體現(xiàn)在四大領(lǐng)域的五大用途。而相對應(yīng)的四大領(lǐng)域分別是：高級奶壺耐火材料、功能陶瓷、冶金原料和磨料。而現(xiàn)在各種高科技產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，也使得碳化硅出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，而技術(shù)含量極高的納米碳化硅粉也在短時間內(nèi)形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

    半導(dǎo)體 半導(dǎo)體 碳化硅 金剛砂

  • 我國碳基芯片取得重大突破，為國產(chǎn)芯片創(chuàng)造全新可能

    最近關(guān)于半導(dǎo)體行業(yè)最令人關(guān)注的事便是美國對于華為芯片的限制了，美國的該限令，讓我們再一次意識到了國產(chǎn)芯片獨(dú)立自主的重要性。過去多年雖然我國投入了很多精力進(jìn)行芯片研發(fā)，但是因?yàn)樵谝恍┖诵募夹g(shù)上始終沒有得到突破，所以我國芯片研發(fā)仍然面臨重重困難。 雖然目前我國在一些中低端芯片上已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，但是對于高端芯片特別是7納米以上的高端芯片，仍然完全依賴進(jìn)口，即便類似華為這種企業(yè)有能力設(shè)計(jì)出7納米甚至5納米的芯片，但是想要把這種設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在看得見的芯片，還要委托給臺積電進(jìn)行生產(chǎn)。 現(xiàn)在華為被美國限制之后，未來七納米芯片面臨很多不確定因素，一旦臺積電120天緩沖期過去之后，將意味著從9月下旬開始，他們將不能繼續(xù)代工華為的芯片，這對于華為來說影響是非常大的，如果M國對華為的限制沒有放松，未來幾年華為都有可能受到很大的影響。 不過天無絕人之路，雖然我國在硅基芯片上跟國際頂尖水平有很大的差距，在高端芯片上甚至處處受制于人，但是由我國自主研發(fā)的碳基芯片，最近已經(jīng)取得了新的突破，未來即便沒有EUV光刻機(jī)，我國也有可能生產(chǎn)出一些高性能的芯片。 2020年5月26日，由中國科學(xué)院院士彭練毛和張志勇教授組成的碳基納米管芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)在新型碳基半導(dǎo)體領(lǐng)域取得了重大的研究成果。 2020年5月22日《用于高性能電子學(xué)的高密度半導(dǎo)體碳納米管平行陣列》這篇論文在科學(xué)上發(fā)表。電子學(xué)系2015級博士研究生劉力俊和北京元芯碳基集成電路研究院工程師韓杰為并列第一作者，張志勇和彭練矛為共同通訊作者。 該課題組采用多次聚合物分散和提純技術(shù)得到超高純度碳管溶液，并結(jié)合維度限制自排列法，在4英寸基底上制備出密度為120 /μm、半導(dǎo)體純度高達(dá)99.9999%、直徑分布在1.45±0.23 nm的碳管陣列，從而達(dá)到超大規(guī)模碳管集成電路的需求。 這意味著經(jīng)過過20年的研發(fā)時間，我國不僅突破了碳基半導(dǎo)體制造設(shè)備的瓶頸，而且實(shí)現(xiàn)了碳基納米管晶體管芯片制造技術(shù)的全球領(lǐng)先地位。 與傳統(tǒng)的硅基芯片相比，碳基芯片功耗和成本更低，性能更強(qiáng)，據(jù)彭練矛毛教授稱，同等柵長的碳基芯片比硅基半導(dǎo)體功耗至少降低三倍以上，運(yùn)行速度也提高了三倍，用碳管制成的芯片有望使用在手機(jī)和武器為基站中。 那這種碳基芯片到底有多強(qiáng)大呢? 2017年1月，彭練矛率團(tuán)隊(duì)研制出高性能5nm(納米)柵長碳納米管CMOS器件，這是世界上迄今最小的高性能晶體管，綜合性能比目前最好的硅基晶體管領(lǐng)先十倍，接近了理論極限。其工作速度3倍于英特爾最先進(jìn)的14nm商用硅材料晶體管，能耗卻只有硅材料晶體管的1/4，相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》。 這意味著如果未來碳基芯片管能夠產(chǎn)業(yè)化，將可以讓我國擺脫對西方硅基芯片的依賴，按照碳基機(jī)芯片性能是硅基芯片的3倍來計(jì)算，要生產(chǎn)出5納米的芯片，只需要具備14納米光刻機(jī)就可以，用不到7納米光刻機(jī)，這樣就不用看荷蘭ASML的臉色了。 而目前由上海微電子自主研發(fā)的28納米光刻機(jī)，預(yù)計(jì)將在2021年投產(chǎn)，按照這個研發(fā)速度，未來上海微電子還有可能研發(fā)出14納米的光刻機(jī)，如果將14納米光刻機(jī)和碳基芯片結(jié)合在一起，我國將可以大幅縮小跟西方硅基芯片的差距，甚至達(dá)到領(lǐng)先的目的，從而擺脫西方一些國家對我國的技術(shù)封鎖。 當(dāng)然，目前擺在我國面前的還有很長的路要走，雖然北京大學(xué)在碳基納米管上取得了技術(shù)上的突破，但是碳納米管集成電路批量化制備的前提是實(shí)現(xiàn)超高半導(dǎo)體純度、順排、高密度，大面積均勻的碳納米管陣列薄膜，這對于制造工藝會要求更高。 碳納米管CMOS技術(shù)正快速走向成熟，雖然近幾年還不能應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，但是未來必將走向應(yīng)用，并且提供全新的可能性。

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  • VR設(shè)備可以被視為醫(yī)療設(shè)備嗎？

    虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)將無處不在，沉浸、交互、仿真是VR技術(shù)的三大特點(diǎn)。當(dāng)電影科幻進(jìn)入生活，改變沉悶舊現(xiàn)實(shí)，將我們的生活變得更加有意義。但當(dāng)VR進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域，VR頭戴設(shè)備是醫(yī)療設(shè)備還是娛樂硬件?VR頭戴設(shè)備可以視為醫(yī)療設(shè)備? 虛擬現(xiàn)實(shí)硬件和軟件的制造商都希望在醫(yī)療創(chuàng)新上留下自己的印記。 讓我們看一下醫(yī)療設(shè)備的當(dāng)前定義，以及當(dāng)前或?qū)淼腣R技術(shù)是否符合條件。 一、從法律上講什么是醫(yī)療設(shè)備? 在深入探討這場爭論的關(guān)鍵之前，定義關(guān)鍵術(shù)語很有用。美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)為“醫(yī)療器械”一詞提供了定義。 在FDA看來，各種各樣的產(chǎn)品都可以用作醫(yī)療設(shè)備：壓舌板、便盆、測試試劑盒和試劑、一些發(fā)射輻射的設(shè)備、可編程起搏器、手術(shù)設(shè)備和激光超聲波設(shè)備、其他包含微芯片的醫(yī)療設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室使用的診斷設(shè)備等。 所有這些產(chǎn)品的共同點(diǎn)是，它們被標(biāo)記并銷售用于醫(yī)療目的。根據(jù)FDA法規(guī)，這些產(chǎn)品可用于預(yù)防、檢測、減輕或治愈人類或動物的已知醫(yī)學(xué)狀況。 它還包括旨在通過化學(xué)作用以外的任何方式影響生物功能或結(jié)構(gòu)的任何設(shè)備。歐盟與世界衛(wèi)生組織(World Health Organization)一樣，為識別醫(yī)療器械提供了非常相似的指令和規(guī)定。 此處的目的是在設(shè)備和藥物之間劃定牢固的界限。對于今天的討論而言，最重要的事實(shí)是，根據(jù)這些FDA法規(guī)規(guī)定，軟件應(yīng)用程序不符合醫(yī)療設(shè)備的條件。 在國內(nèi)，國家食品藥品監(jiān)督管理總局也對醫(yī)療器械做了詳細(xì)的規(guī)定： 醫(yī)療器械，是指直接或者間接用于人體的儀器、設(shè)備、器具、體外診斷試劑及校準(zhǔn)物、材料以及其他類似或者相關(guān)的物品，包括所需要的計(jì)算機(jī)軟件;其效用主要通過物理等方式獲得，不是通過藥理學(xué)、免疫學(xué)或者代謝的方式獲得，或者雖然有這些方式參與但是只起輔助作用;其目的是： 1、疾病的診斷、預(yù)防、監(jiān)護(hù)、治療或者緩解; 2、損傷的診斷、監(jiān)護(hù)、治療、緩解或者功能補(bǔ)償; 3、生理結(jié)構(gòu)或者生理過程的檢驗(yàn)、替代、調(diào)節(jié)或者支持; 4、生命的支持或者維持; 5、妊娠控制; 通過對來自人體的樣本進(jìn)行檢查，為醫(yī)療或者診斷目的提供信息。 二、VR作為醫(yī)療設(shè)備的案例 VR仍然是一項(xiàng)相對較新的技術(shù)，可能會使它很難分類。 當(dāng)然，VR頭戴設(shè)備不僅是軟件，而且還不確定它們在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的當(dāng)前地位。 盡管如此，VR技術(shù)已經(jīng)在患者治療、診斷和醫(yī)師培訓(xùn)方面顯示出了巨大的潛力，尤其是在新冠期間，國內(nèi)外許多醫(yī)療機(jī)構(gòu)都開始采用虛擬現(xiàn)實(shí)來進(jìn)行遠(yuǎn)程培訓(xùn)和輔助治療。 考慮到上述醫(yī)療設(shè)備的法律定義，目前在醫(yī)療保健中最引人注目的VR應(yīng)用是什么?這里有幾個例子： 1、醫(yī)師培訓(xùn)。約翰霍普金斯大學(xué)，芝加哥大學(xué)和卡爾加里大學(xué)都是基于VR的外科培訓(xùn)計(jì)劃的早期采用者。除了提供安全，詳細(xì)的環(huán)境來觀察和參與手術(shù)之外，該技術(shù)還具有將自己完全沉浸在患者掃描中的能力，從而達(dá)到了以前無法實(shí)現(xiàn)的術(shù)前計(jì)劃水平。 2、改善患者的視力。幾代人的傳統(tǒng)看法是，電視毀了我們的眼睛。但VR頭顯可能幫助患者改善視力。一家名為Vivid Vision的公司已經(jīng)與88家診所建立了合作伙伴關(guān)系，提供基于VR的治療方法，用于治療懶人眼、斜眼和其他視力障礙?；颊咧恍璐魃隙鷻C(jī)并在監(jiān)督下進(jìn)行沉浸式游戲即可糾正眼睛的運(yùn)動。 3、焦慮癥的治療。精神衛(wèi)生專業(yè)人員認(rèn)為Psious和類似公司的VR計(jì)劃具有很大的潛力。這個想法涉及創(chuàng)造放松的虛擬空間，并進(jìn)行有針對性的、冥想的、注重放松的鍛煉，以使患者學(xué)習(xí)正念并更好地控制侵入性思想。 4、物理治療和患者康復(fù)。VRHealth是一家全球性的VR公司，在波士頓和以色列都有業(yè)務(wù)。其任務(wù)是提高物理治療，疼痛管理，協(xié)調(diào)問題甚至認(rèn)知康復(fù)方面當(dāng)前治療模型的有效性。該公司在美國30個醫(yī)療機(jī)構(gòu)設(shè)有辦事處。優(yōu)勢之一是醫(yī)生可以在家中舒適地遠(yuǎn)程評估患者。 焦慮，驚慌失調(diào)和老年護(hù)理。一個名為jDome BikeAround的VR程序旨在幫助老年人在導(dǎo)航外部世界時恢復(fù)他們的動力和信心。在由Google Maps精心制作的虛擬街道上騎虛擬自行車時，老年患者可以重新回顧他們曾經(jīng)去過的地方，并進(jìn)行其他形式的正念和心臟訓(xùn)練。 所有這些都是虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)療保健中的強(qiáng)大功能的真實(shí)展示。這些跡象似乎決定性地表明，VR在各個年齡段和所有條件的患者的生命中都具有真正的持久力和意義。 三、VR是醫(yī)療設(shè)備嗎? 讓我們回到最初的問題：VR頭戴設(shè)備是否應(yīng)被視為醫(yī)療設(shè)備? 在探討了幾家公司已經(jīng)在使用或計(jì)劃在未來使用該技術(shù)之后，很明顯，當(dāng)今醫(yī)學(xué)界最受矚目的VR項(xiàng)目似乎已符合FDA和EU法規(guī)和指令的醫(yī)療設(shè)備條件。這些VR軟件應(yīng)用程序與可穿戴硬件相結(jié)合，為以下人員提供了相當(dāng)令人信服的工具： 使用基于VR的游戲糾正導(dǎo)致視力不佳的肌肉問題;評估患者的認(rèn)知和身體能力、為各種精神疾病提供救濟(jì)、通過康復(fù)幫助患者達(dá)到身心健康。 顯而易見，如果硬件制造商繼續(xù)尋找降低價格，提高頭戴式耳機(jī)舒適性的方法，并且軟件制造商不斷提供證據(jù)表明其VR治療可為患者帶來顯著效果，那么醫(yī)療保健領(lǐng)域的VR將會存在。 最后一個問題是：像FDA這樣的監(jiān)管機(jī)構(gòu)如何處理此類最先進(jìn)治療方式的批準(zhǔn)程序?作為醫(yī)療保健領(lǐng)域許多知名人士的使命，它們是否將有助于降低發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的治療成本? VRHealth的產(chǎn)品擁有FDA批準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)13485認(rèn)證。早期VR在外科手術(shù)培訓(xùn)中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)自己要遵守另一個ISO標(biāo)準(zhǔn)-ISO 13407，該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了以人為中心的交互式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 為了促進(jìn)更安全的創(chuàng)新，F(xiàn)DA概述了使其新醫(yī)療器械審批流程現(xiàn)代化以及對現(xiàn)有醫(yī)療器械進(jìn)行迭代的計(jì)劃。 設(shè)備制造商的反應(yīng)大多是積極的，許多人表示支持更長的審批和文件流程，以及在現(xiàn)實(shí)世界中更積極地監(jiān)控設(shè)備性能的指導(dǎo)方針，而不是依賴患者的投訴。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療保健領(lǐng)域是相當(dāng)新穎的，但大部分的技術(shù)幾乎已經(jīng)到位，包括謹(jǐn)慎樂觀的醫(yī)生和病人的興趣，以及來自FDA、ISO和其他消費(fèi)者保護(hù)機(jī)構(gòu)的相關(guān)和現(xiàn)代化的指導(dǎo)方針。 我們現(xiàn)在很難完全看清楚虛擬現(xiàn)實(shí)的未來，因?yàn)閯?chuàng)造和體驗(yàn)的可能性太多了。但是虛擬現(xiàn)實(shí)能過為醫(yī)療領(lǐng)域帶來發(fā)展，其未來必定是充滿希望的。

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  • 京東自研可穿戴AI仿生手

    在電影《阿麗塔》中，失去了手臂的小女孩因?yàn)檠b上了兩只機(jī)械手而獲得了新生。在現(xiàn)實(shí)生活中，AI仿生手不僅能幫助傷殘人士重獲生活、勞動的能力，還能在高危工作環(huán)境中成為人類身體的“外掛”。我們?nèi)粘Ｉ钪?，沒有哪個人離得開四肢的運(yùn)動。沒有手，生活將有極大的不便。 在6月9號晚上的產(chǎn)業(yè)AI公開課上，京東亮出了自主研發(fā)的可穿戴的AI仿生手，仿生手可以在0.5秒內(nèi)快速識別相應(yīng)肌肉中的電信號，失誤率近乎0%，從圖片來看這款可穿戴的仿生手外形極為精致，運(yùn)用了材料學(xué)，機(jī)械學(xué)，仿生學(xué)和現(xiàn)在最為先進(jìn)的信息傳輸技術(shù)，擁有類似于正常手臂的15個手指關(guān)節(jié) ，可幫助殘障人士完成一些如：穿衣服，系扣子，提東西，洗臉?biāo)⒀?，開門等操作。 此外這款仿生手不僅僅可以為殘障人數(shù)服務(wù)，也可以做一些特殊的任務(wù)。例如，排雷防爆，進(jìn)行放射性作業(yè)，運(yùn)輸病毒等任務(wù)，并且?guī)椭胤N人員提升工作效率。 仿生手是怎么做到0.5秒識別肌信號的? 我們都知道，我們的大腦通過電信號的傳遞從而控制四肢，其中還摻雜著各種各樣的化學(xué)反應(yīng)，原理我們都知道，但是要想把生物信號轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的機(jī)械動能不容易。尤其是還能0.5秒識別肌信號的仿生手，更是難上加難。 京東數(shù)科可穿戴仿生手基于AI技術(shù)，能幫助傷殘人士自己疊衣服、拉拉鏈、開關(guān)門、喝水、握筆寫字、點(diǎn)按手機(jī)、提箱子等，成為手臂殘疾人士的“再生手”，幫助其日常生活中更便捷。 此外，這款仿生手還可用于特種作業(yè)，代替人員進(jìn)入易燃、易爆、劇毒、放射性等危險(xiǎn)環(huán)境中執(zhí)行精細(xì)化的操作任務(wù)，也可進(jìn)行復(fù)雜物品的分揀、搬運(yùn)、擺放等，大幅提升特種作業(yè)工人的勞動效率50%。

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  • 華米科技推出新一代自研可穿戴芯片

    2019年6月，華米量產(chǎn)了智能穿戴領(lǐng)域的全球首款A(yù)I芯片——黃山1號。這款芯片采用RISC-V開源指令集，數(shù)據(jù)可在本地運(yùn)行，避免云端計(jì)算的通訊延遲。并通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行分別運(yùn)算整合，及時回饋運(yùn)算結(jié)果，讓功耗大幅降低。 6月15日，華米科技將在中國合肥舉辦首屆華米科技AI創(chuàng)新大會，屆時將公布全新AI技術(shù)研究與相關(guān)應(yīng)用。這次創(chuàng)新大會上，華米科技或?qū)⑼瞥鲂乱淮S山芯片和BioTracker PPG生物追蹤光學(xué)傳感器。 6月11日，華米科技創(chuàng)始人、CEO黃汪發(fā)文《登上黃山，超越一號》，文中稱：“比黃山1號更好的可穿戴芯片，應(yīng)該叫紅山1號還是黃山2號?”暗指新一代芯片要來了。 早在2015年，華米自主研發(fā)的第一款PPG 生物追蹤光學(xué)傳感器 BioTracker問世，它可為用戶帶來精準(zhǔn)的心率監(jiān)測，并給予準(zhǔn)確與科學(xué)的健康評估。 黃汪6月9日在長文《對大數(shù)據(jù)認(rèn)真的人，應(yīng)該親自做傳感器》中指出，過去幾年華米在軟件算法與傳感器兩塊均取得了重大突破，并引用了計(jì)算機(jī)科學(xué)家阿倫·凱的名言“對軟件極度較真的人，應(yīng)該生產(chǎn)自己的硬件”，暗指新一代BioTracker PPG生物追蹤光學(xué)傳感器箭在弦上。 在過去幾年，黃汪都強(qiáng)調(diào)華米科技是一家基于云的健康服務(wù)提供商，而智能穿戴設(shè)備與大數(shù)據(jù)聯(lián)系密切，無論是用戶的心率還是運(yùn)動監(jiān)測數(shù)據(jù)，都需要通過軟件算法進(jìn)行“解讀”，最終提供給用戶有關(guān)健康與運(yùn)動的合理性建議。 本次發(fā)布會，華米將帶來更多可穿戴AI技術(shù)，官方曝光的技術(shù)有：運(yùn)動模式主動識別，不需要用戶自己選什么運(yùn)動模式，主動識別、主動計(jì)算、主動記錄。 此外，華米還特意研發(fā)了另一個全新的AI生物數(shù)據(jù)引擎，專門用于血氧飽和度的監(jiān)測，據(jù)了解，這個引擎在內(nèi)部的研發(fā)已經(jīng)有一段時間了，華米之所以沒有率先在市場上推出，就是因?yàn)橄Ｍ軌蛟贉?zhǔn)一點(diǎn)。 而數(shù)字對智能可穿戴設(shè)備主控芯片及應(yīng)用技術(shù)、智能語音系統(tǒng)等核心技術(shù)的研發(fā)，行業(yè)最前沿的關(guān)鍵核心技術(shù)和高端技術(shù)領(lǐng)域不斷實(shí)現(xiàn)突破，全面提升研究實(shí)力，為未來持續(xù)、快速發(fā)展搭建強(qiáng)有力的技術(shù)開發(fā)平臺。

    半導(dǎo)體 華米科技 可穿戴芯片 ai識別

  • 市場對于變頻器與伺服驅(qū)動器的選擇

    現(xiàn)代工業(yè)由于生產(chǎn)需求差異化，企業(yè)對工業(yè)設(shè)備的控制系統(tǒng)性能要求也不一樣。企業(yè)一要追求低成本，二要追求高精度、高性能、高響應(yīng)。而變頻器與伺服驅(qū)動器則時可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)兩種要求的控制設(shè)備。 一、變頻器的工作方式： 變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)的電能控制裝置，主要用于通過改變電動機(jī)工作電源頻率的方式來控制交流電動機(jī)。變頻器能實(shí)現(xiàn)對交流異步電機(jī)的軟啟動、改變功率、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、變頻調(diào)速因素等功能。變頻電機(jī)、普通交流電機(jī)等可通過變頻器來驅(qū)動，主要是充當(dāng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的角色。變頻器通常由高容量電容、整流單元、逆變器和控制器四部分組成。 變頻器的調(diào)速原理主要受制于異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n、異步電動機(jī)的頻率f、電動機(jī)轉(zhuǎn)差率s、電動機(jī)極對數(shù)p這四個因素。轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0-50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻調(diào)速就是通過改變電動機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。 主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。 二、伺服驅(qū)動器的工作方式： 伺服驅(qū)動器是用來驅(qū)動伺服電機(jī)的，伺服電機(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)，也可以是交流異步電機(jī)，主要為了實(shí)現(xiàn)快速、精確定位，像那種走走停停、精度要求很高的場合用的很多。變頻器就是為了將工頻交流電變頻成適合調(diào)節(jié)電機(jī)速度的電流，用以驅(qū)動電機(jī)，現(xiàn)在有的變頻器也可以實(shí)現(xiàn)伺服控制了，也就是可以驅(qū)動伺服電機(jī)，但伺服驅(qū)動器和變頻器還是不一樣的! 伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)(或給定值)的任意變化的自動控制系統(tǒng)。主要任務(wù)是按控制命令的要求、對功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置控制的非常靈活方便。 伺服系統(tǒng)是用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。又稱隨動系統(tǒng)。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專指被控制量(系統(tǒng)的輸出量)是機(jī)械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機(jī)械位移(或轉(zhuǎn)角)準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移(或轉(zhuǎn)角)。伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒有原則上的區(qū)別。 伺服系統(tǒng)按所用驅(qū)動元件的類型可分為機(jī)電伺服系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)和氣動伺服系統(tǒng)。最基本的伺服系統(tǒng)包括伺服執(zhí)行元件(電機(jī)、液壓缸)、反饋元件和伺服驅(qū)動器。若想讓伺服系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)順利還需要一個上位機(jī)構(gòu)，PLC、以及專門的運(yùn)動控制卡，工控機(jī)+PCI卡，以便給伺服驅(qū)動器發(fā)送指令。 三、伺服驅(qū)動器的工作原理： 伺服系統(tǒng)的工作原理簡單的說就是在開環(huán)控制的交直流電機(jī)的基礎(chǔ)上將速度和位置信號通過旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋給驅(qū)動器做閉環(huán)負(fù)反饋的PID調(diào)節(jié)控制。再加上驅(qū)動器內(nèi)部的電流閉環(huán)，通過這3個閉環(huán)調(diào)節(jié)，使電機(jī)的輸出對設(shè)定值追隨的準(zhǔn)確性和時間響應(yīng)特性都提高很多。伺服系統(tǒng)是個動態(tài)的隨動系統(tǒng)，達(dá)到的穩(wěn)態(tài)平衡也是動態(tài)的平衡。 交流伺服的技術(shù)本身就是借鑒并應(yīng)用了變頻的技術(shù)，在直流電機(jī)的伺服控制的基礎(chǔ)上通過變頻的PWM方式模仿直流電機(jī)的控制方式來實(shí)現(xiàn)的，也就是說交流伺服電機(jī)必然有變頻的這一環(huán)節(jié)：變頻就是將工頻的50、60HZ的交流電先整流成直流電，然后通過可控制門極的各類晶體管(IGBT，IGCT等)通過載波頻率和PWM調(diào)節(jié)逆變?yōu)轭l率可調(diào)的波形類似于正余弦的脈動電，由于頻率可調(diào)，所以交流電機(jī)的速度就可調(diào)了(n=60f/p，n轉(zhuǎn)速，f頻率，p極對數(shù))。 伺服驅(qū)動器一般具有3倍過載能力，可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩，而變頻器一般允許1.5倍過載。伺服系統(tǒng)的控制精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于變頻，通常伺服電機(jī)的控制精度是由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。有些伺服系統(tǒng)的控制精度甚至達(dá)到1：1000。 四、國內(nèi)市場對變頻器與伺服驅(qū)動器的選擇： 盡管我國的伺服技術(shù)起步較晚，由伺服電機(jī)、反饋裝置與控制器組成的伺服系統(tǒng)才走過50個年頭而已。但不可否認(rèn)的是，中國制造業(yè)開始逐漸意識到伺服系統(tǒng)在提高產(chǎn)品競爭力方面發(fā)揮的作用越來越大。伺服系統(tǒng)強(qiáng)勁的市場需求開始漸露頭角。相信不久之后，伺服系統(tǒng)新一輪的增長史必將續(xù)寫另一個“中國變頻器”的發(fā)展史。主要分析原因如下 首先，隨著中國經(jīng)濟(jì)整體形勢的向好發(fā)展，很多伺服重點(diǎn)應(yīng)用行業(yè)如機(jī)床、電子專用設(shè)備、醫(yī)療器械、混合動力汽車、新能源等行業(yè)因經(jīng)濟(jì)政治原因，恢復(fù)程度大大超過人們的預(yù)期水平。此等行業(yè)的發(fā)展直接導(dǎo)致伺服市場的需求旺盛，使得眾多國產(chǎn)伺服品牌紛紛崛起。 而隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，產(chǎn)業(yè)升級與進(jìn)口替代也推動了伺服產(chǎn)品的大量使用，節(jié)能、增產(chǎn)效果日趨明顯。值得一提的是，伺服應(yīng)用技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的初步成熟，暗示了節(jié)能減碳帶給伺服的商機(jī)絕不亞于節(jié)能減排給高壓變頻器帶來的機(jī)遇。其次，在高端領(lǐng)域，用戶在使用過程中最為看重的幾大因素如穩(wěn)定性、響應(yīng)性、精度，都是伺服系統(tǒng)所具備的優(yōu)勢所在。 在技術(shù)要求越來越高的今天，價格將不再是決定因素，性能才是伺服發(fā)展的必要條件。伺服占領(lǐng)高端市場，變頻器于中低端市場有不可動搖的地位，因而對于中小企業(yè)來說，附帶節(jié)能效果的變頻器將成為他們的首要選擇。

    半導(dǎo)體 驅(qū)動器 變頻器 現(xiàn)代工業(yè)

  • 蘋果，從英特爾走向自研

    據(jù)彭博社報(bào)道，蘋果宣布：旗下Mac產(chǎn)品將放棄使用英特爾CPU，自研CPU取而代之。芯處理器將基于蘋果設(shè)計(jì)的的iPhone和iPad芯片相同的技術(shù)，但新Mac仍將運(yùn)行MacOS操作系統(tǒng)，而不是iOS軟件。 這是一個大膽的舉動，目前全球99%的電腦使用的都是英特爾的芯片，蘋果“換心”抉擇的背后，是自研實(shí)力的體現(xiàn)，也是它數(shù)十年來戰(zhàn)略藍(lán)圖的延續(xù)。 做芯片，蘋果是認(rèn)真的 在過去5年中，蘋果的研發(fā)費(fèi)用一直在增加，它在2017年共花費(fèi)了120億美元用于研發(fā)。蘋果的CFO Luca Maestri公開表示，研發(fā)的主要費(fèi)用用在了芯片和傳感器方面。 在2010年的iPhone 4上，蘋果就推出了自己的處理器，在過去的8年里，蘋果的芯片獲得了不小的提升，在最新的A13芯片中，陷入了兩顆大核心，4顆小核心，4核GPU，和8核NPU。 它使用了臺積電第二代7nm工藝，包含85億晶體管，但在尺寸上比A11還要小。除了CPU之外，還有自研發(fā)e的GPU、NPU、音頻解碼器、電源管理芯片。 除了手機(jī)芯片外，蘋果在其它產(chǎn)品線上也積極布局自研芯片，比如Apple Watch上的S系列處理器和心率傳感器、HomePod的處理器、AirPods內(nèi)的W系列處理器、MacBook中的T系列處理器。 對于蘋果來說，自研芯片的好處太多。安卓手機(jī)的發(fā)布會，喜歡“沒事跑個分”，但蘋果可以不受制這種指標(biāo)，無需堆疊核心，或者刻意提高主頻去迎合市場。 相反，蘋果可以掌握自己的芯片發(fā)布節(jié)奏，可以沒有束縛地去貫徹自己的產(chǎn)品理念，同時也不會因?yàn)榈谌叫酒娜毕?比如驍龍810的發(fā)熱門)，而拖累整個手機(jī)的表現(xiàn)。 另外，蘋果的芯片從來不對外發(fā)售，蘋果的芯片除了性能強(qiáng)，更關(guān)鍵是軟件上的協(xié)調(diào)和優(yōu)化。依靠自家芯片，蘋果才能實(shí)現(xiàn)諸如面部識別、長續(xù)航、AR、智能HDR等功能，提升了iPhone和競爭對手的差異性。 經(jīng)過多年的積累，蘋果已經(jīng)成為繼英特爾和高通之后另一個芯片研發(fā)大廠。 蘋果雖然在芯片上積累深厚，但它并不是全能的。蘋果的芯片從來不外售，也讓它開發(fā)芯片的巨額成本無法外攤，在一些有專利門檻的芯片研發(fā)上，蘋果也始終沒能打開局面。 蘋果可以做到完全的芯片自給自足么 基帶芯片就是蘋果一直的痛，這方面只有英特爾和高通倆家寡頭競爭，蘋果作為客戶也左右搖擺： 2004年iPhone開始使用高通的基帶芯片 2015年，英特爾組建了一支1000人的團(tuán)隊(duì)，開始為iPhone研發(fā)芯片 2016年，蘋果推出Phone 7，部分機(jī)型使用了英特爾的基帶芯片 2017年1月，蘋果以專利壟斷為名，將高通告上法庭，導(dǎo)致高通付出10億歐元的罰款 2017年6月，媒體曝出英特爾有幾千人在為iPhone設(shè)計(jì)5G基帶芯片 2017年7月，高通先后在美國、德國、中國起訴蘋果涉嫌專利侵權(quán) 2018年，蘋果完全停止使用高通的芯片 2018年12月，蘋果和高通終于達(dá)成了和解，撤銷了目前正在進(jìn)行的多項(xiàng)訴訟，達(dá)成了為期6年的全球?qū)＠S可協(xié)議 高通是移動通信業(yè)的鼻祖，它的CDMA技術(shù)，演化出了WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000等多種3G網(wǎng)絡(luò)制式，在后來的4G制式中，高通也涵蓋了大部分的核心專利。 毫不夸張的說，沒有高通的技術(shù)，手機(jī)就失去了聯(lián)網(wǎng)的能力，也就沒有資格稱自己是一部智能手機(jī)。 蘋果之前用的是英飛棱的基帶芯片，從iPhone 4代開始改用了高通的產(chǎn)品， 高通的抽成比例也讓蘋果忍無可忍，又改回使用英特爾的芯片。 但英特爾的基帶芯片在表現(xiàn)上不盡如人意，迫使蘋果和高通重歸于好。 根據(jù)著名媒體The Information的爆料，蘋果正在研發(fā)自己的基帶芯片，并計(jì)劃運(yùn)用于未來的iPhone中。The Information采訪的人士透露，蜂窩網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器(基帶芯片)非常復(fù)雜，樂觀來看，蘋果也需要至少3年才能達(dá)到可以商用的水平。 再來說Mac端，芯片的架構(gòu)一般有X86和ARM，前者多運(yùn)用于電腦，而后者是為移動設(shè)備設(shè)計(jì)的，具有耗電低，發(fā)熱少的特點(diǎn)。英特爾提供的是X86電腦處理器，但在移動時代，它落伍了。 目前，采用ARM架構(gòu)的芯片年出貨量可達(dá)150億枚，全球超過95%的手機(jī)和平板電腦都在用它的技術(shù)。但移植了ARM芯片的筆記本少之又少，在性能上也剛剛滿足能用的需求。 蘋果一直在挖掘手機(jī)芯片的潛力，2018年，蘋果進(jìn)行過內(nèi)部測試，將iPad Pro的處理器裝在Mac上，然后運(yùn)行macOS系統(tǒng)。 據(jù)悉，A14芯片可能擁有125億個晶體管，甚至超過了電腦CPU，甚至相應(yīng)的跑分?jǐn)?shù)據(jù)也可以和桌面級芯片媲美。 蘋果的努力是有目共睹的，A系列芯片不僅讓蘋果手機(jī)在性能上略勝安卓旗艦，更是讓iPad在性能上逐漸逼近電腦，iPad的定位也從最初的影音娛樂，慢慢向一臺生產(chǎn)力工具靠攏，甚至目前已經(jīng)可以獨(dú)立運(yùn)行完整版的PS等大型軟件。 采用ARM架構(gòu)的A系列芯片還在進(jìn)步，它已經(jīng)在iPad上證明了自己成為桌面級電腦芯片的潛質(zhì)，而這很可能是蘋果早在數(shù)年前就埋下的種子。 喬布斯在2005年的WWDC上曾說，蘋果專門有一個“JUST in case”部門，來應(yīng)對未來一切可能出現(xiàn)的情況做應(yīng)急預(yù)案和準(zhǔn)備。這種方式和華為應(yīng)對美國制裁相似，蘋果也是在這種危機(jī)意識下，做出了很多成果，并促成了喬布斯口中的“Mac三次變革”： 從摩托羅拉的68K轉(zhuǎn)換到PowerPC平臺 從macOS 9轉(zhuǎn)換到macOS 10 從PowerPC轉(zhuǎn)換到英特爾平臺 每一次轉(zhuǎn)換都是蘋果對于未來藍(lán)圖的規(guī)劃體現(xiàn)，比如第一次轉(zhuǎn)換后，蘋果沿用PowerPC長達(dá)10年之久，第二次轉(zhuǎn)換后的方案，也沿用了20多年。 從英特爾的X86平臺轉(zhuǎn)換到ARM陣營，將在未來對蘋果產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。比如更輕薄的機(jī)身、更長久的續(xù)航、每次更大力度的性能提升、更好的軟硬件結(jié)合，以及蘋果設(shè)備之間的聯(lián)動和功能整合。 蘋果上一次在架構(gòu)上做出重大轉(zhuǎn)變是在2006年，當(dāng)時它從PowerPC處理器轉(zhuǎn)移到英特爾處理器，并采取了兩年的緩沖期策略。蘋果現(xiàn)在宣布，也是為了給開發(fā)者留住足夠的時間進(jìn)行適配。從目前A14的性能來看，它使用在Macbook Air或者M(jìn)ac Mini這樣的入門產(chǎn)品上的可能性更大。 來自Ars Technica的報(bào)道說整條Mac產(chǎn)品線都會更換ARM芯片，這從蘋果過去幾次Mac的變革來看并不令人驚奇。但就像幾年前，我們無法想象iPad可以成為電腦的替代品一樣，蘋果依然在不斷探尋技術(shù)的邊界和可能性，帶給我們更多的驚喜。

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  • 蘋果推出自家設(shè)計(jì)、采用Arm架構(gòu)處理器的Mac電腦

    在2010年之前蘋果芯片的處理器都是第三方的，蘋果的個人電腦最早是使用摩托羅拉的處理器，在1990年代初期改用PowerPC。從05年投入英特爾的懷抱到現(xiàn)在，蘋果則取得Arm的授權(quán)，開發(fā)基于Arm架構(gòu)的PC處理器。 據(jù)彭博社引述的相關(guān)消息報(bào)道，蘋果準(zhǔn)備推出自家設(shè)計(jì)、采用Arm架構(gòu)處理器的Mac電腦。外界推測蘋果正進(jìn)一步開發(fā)代號為Kalamata的PC處理器，最快會在6月22日于線上舉行的WWDC大會上發(fā)布。 迄今為止，蘋果已在iPhone及iPad等移動設(shè)備上，采用自家設(shè)計(jì)的A系列處理器，但外界盛傳蘋果的目標(biāo)是連個人電腦的處理器都要自行設(shè)計(jì)，也在去年招攬了Arm的首席CPU及系統(tǒng)架構(gòu)師Mike Filippo。 根據(jù)報(bào)道，此PC處理器的開發(fā)代號為Kalamata，盡管蘋果可能會在WWDC上對外公布此方案，但內(nèi)置Kalamata的Mac電腦應(yīng)該要到明年才會亮相。由于Arm與英特爾采用不同的架構(gòu)，因而必須提前通知開發(fā)人員，以讓開發(fā)人員能夠根據(jù)新架構(gòu)來調(diào)整相應(yīng)軟件的設(shè)計(jì)。 在大家熟知的處理器中，ARM無疑是使用最為廣泛的;Intel(英特爾)主要普及于臺式機(jī)和服務(wù)器，但在移動設(shè)備端影響力相對較小。ARM可以說英特爾的一個強(qiáng)勁對手。 處理器的制造是一項(xiàng)復(fù)雜且科技含量高的業(yè)務(wù)。ARM，Intel等都在努力地向移動設(shè)備提供更好地技術(shù)。簡明的64位設(shè)計(jì)，擁有低功耗，異構(gòu)計(jì)算，及作為移動計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)地ARM，在處理器中占有很重要的一席之地。 雖然個人電腦處理器約占英特爾一半的營收，但蘋果在個人電腦市場上的占有率大約只有10%，因此，也不至于對英特爾的營收造成太大的沖擊。 一款產(chǎn)品(包括處理器)的成功往往都是多個因素共同作用的結(jié)果。現(xiàn)在很多手機(jī)廠商的發(fā)布會在介紹處理器這個模塊的時候，都會強(qiáng)調(diào)自己的設(shè)計(jì)架構(gòu)很好，采用了先進(jìn)的制造工藝以及相比于上一代處理器在功耗、圖形計(jì)算處理能力上有了很大提升，這些都是純技術(shù)上的因素。除此之外，蘋果處理器的強(qiáng)大性能還得益于它不同的研發(fā)理念、研發(fā)的高效率以及強(qiáng)大的研發(fā)資源整合能力。

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