【盘点】2017年电子行业十大技术突破
七、美国科研人员宣布实现1nm工艺制造
5月初,美国能源部(DOE)下属的布鲁克海文国家实验室的科研人员日前宣布创造了新的世界记录,他们成功制造了尺寸只有1nm的印刷设备,使用还是电子束印刷工艺而非传统的光刻印刷技术。
这个实验室的科研人员创造性地使用了电子显微镜造出了比普通EBL(电子束印刷)工艺所能做出的更小的尺寸,电子敏感性材料在聚焦电子束的作用下尺寸大大缩小,达到了可以操纵单个原子的地步。他们造出的这个工具可以极大地改变材料的性能,从导电变成光传输以及在这两种状态下交互。
他们的这项成就是在能源部下属的功能纳米材料中心完成的,1nm印刷使用的是STEM(扫描投射电子显微镜),被隔开11nm,这样一来每平方毫米就能实现1万亿个特征点的密度。通过偏差修正STEM在5nm半栅极在氢氧硅酸盐类抗蚀剂下实现了2nm分辨率。
事实上这也不是科学家第一次实现1nm级别的工艺,去年美国能源部下属的另一个国家实验室——劳伦斯伯克利国家实验室也宣布过1nm工艺,他们使用的是纳米碳管和二硫化钼等新材料。同样地,这项技术也不会很快投入量产,因为碳纳米管晶体管跟这里的PMMA、电子束光刻一样跟目前的半导体工艺有明显区别,要让厂商们一下子全部淘汰现有设备,这简直是不可能的。
编辑点评:1nm工艺技术的突破,似乎再次证明了“摩尔定律”不会失效。但由于实验采取的工艺与目前市场的光刻工艺有很多不同,所以这项技术将不会被应用于商业化,毕竟要让厂商们一下子全部淘汰现有设备,这简直是不可能的。
八、科学家造出“全球最薄”纳米线
5月下旬,剑桥和华威大学的研究人员通过碲(tellurium)注入碳纳米管,成功制造出了“全球最薄”的纳米线(将电线缩小到单原子串的宽度)。
其实在三维(3D)世界中,是没有纯一维(1D)或二维(2D)材料的。即使是一张薄纸片,它也是有厚度的,但为了简化思考,我们可以把石墨烯这种单原子层材料认为是只有长度和宽度。
这种“一维究极纳米线”的理念,和二维的石墨烯材料有着共通之处。它由碲元素制成,仅单原子宽高。但出于稳定性的考虑,研究人员们还是将它“禁锢”在了碳纳米管中。
不过这种单原子微观尺度也带来了一些问题,比如原子经常演绎出与照科学家设想不一致的行为。另外缺少结构束缚的话,一维材料就很容易分解掉。
据论文作者Paulo Medeiros表示,处理尺度如此微小的材料时,通常需要将它放在某个表面上。但问题是,这些表面通常具有电抗性。然而碳纳米管在化学上相当惰性,不仅能够固定住这种一维结构,还不影响它的导电性。这只是我们开始系统理解一维材料物理和化学性质的开始,仍有许多基本的物理知识等待着我们去揭开。
此外团队还发现,通过改变纳米管的直径,他们能够控制碲的其它特性。通常情况下,该元素是一种半导体。但在严格限制的条件下,它的行为就更像是一种金属了。
编辑点评:此项技术的突破或将打破人们的认知,而制造这等尺度的导线,有助于将电子电路的损耗进一步降低,给手机和可穿戴等便携设备注入更强大的性能。
8月21日,苹果公司公布最新的专利,此专利是利用传感器技术帮助实现汽车之间相互通信。这款传感器的技术类似于蓝牙短程无线通信,可以扫描车辆周边环境,并与其它车辆、传感器和GPS进行数据传输。
据了解,苹果公司此次开发的传感器类似于蓝牙短距离无线技术,可以扫描周围环境,与其他汽车、传感器和GPS系统进行通信,也可更新司机的仪表盘显示,以提醒驾驶员路上有疾驰而过的车辆或救护车。苹果并未表示此项技术将用于自动驾驶领域,而是将其描述为类似增强版的倒车雷达和盲区探测系统,这些系统已在汽车中普遍应用。
汽车之间相互通信已不是什么新鲜事了,早在2002年汽车通讯联盟博通公司一直在研究这种技术,高通也有类似解决方案。
苹果公司此时推出蓝牙传感器专利是意义的,苹果首席执行官库克表示“正在大力投资建立自动系统,其中一个主要应用就是汽车。”目前苹果已有改良的移动操作系统CarPlay,它被设计用于汽车。随着自动驾驶汽车承担更多司机的传统职责,像CarPlay这样的系统可能会得到更广泛的使用。
编辑点评:事实上,车间通信技术的概念早就已经诞生了,博通、高通以及沃尔沃都对此提出了自身的解决方案,但测试过程中仍需要驾驶员的介入,无法实现完全自动驾驶。而苹果公司此时推出蓝牙传感器专利对于车间通讯技术的发展具有十分重要的意义,正好解决了通讯的技术壁垒。
十、高通推出首款5G调制解调器芯片组
10月17日,高通在香港宣布正式推出首款面向移动终端的5G调制解调器芯片组,并成功演示了全球首个与移动设备的5G数据连接。同时高通还展示了首个面向新一代蜂窝连接的5G智能手机参考设计。
高通的此次测试在位于圣迭戈的 Qualcomm Technologies 实验室测试进行,实验表明,高通的骁龙X50 NR调制解调器芯片组已经通过多个100 MHz 5G载波实现了每秒千兆的下载速度,这比现在使用4G LTE无线网络的智能手机的下载速度要快好几倍。同时高通也在28GHz毫米波频段上完成了数据连接,目前高通X50 5G基带仅支持28GHz mmWave毫米波规范,也只有韩国KT、美国Verizon两家运营商支持。
为了演示移动设备的5G数据连接,高通还带来了首款5G智能手机作为参考设计。据悉这款手机采用了全面屏设计,正面指纹,支持屏下指纹识别,后置双摄,厚度为9mm。高通表示,5G智能手机和网络将会在2019年上半年实现商用,期间5G基带、射频、网络等还需要1-2年的调试时间。
高通执行副总裁Cristiano Amon 表示:“这项重要里程碑和我们的5G智能手机参考设计充分展现了Qualcomm Technologies 正在推动移动终端领域内5G新空口的发展,以提升全球消费者的移动宽带体验。”
其实,在去年高通就发布了全球首个5G基带方案 “Snapdragon X50 5G Modem”,而在 2 月份的高通5G峰会上已经宣布完成本次测试的5G新空口(New Radio),并预计 2018年会有相关设备面世。
除了高通,英特尔、苹果、华为等厂商都在着力推动5G革命。5G技术将有可能成为未来物联网技术普及的基础。据高通QCT技术副总裁李维兴介绍,5G技术有望被用于能源管理、可穿戴设备、联网医疗、物体追踪以及环境监测等领域。
编辑点评:5G技术的发展已然全球瞩目,随着各企业以及各国家的积极布局,5G技术迎来了飞跃式发展。对于消费者而言,5G技术的迅速发展将让数千兆比特的互联网服务更经济、更简单地进入更多家庭和企业。而高通推出首款面向移动终端的5G调制解调器芯片组无疑将成为5G技术发展的一大里程碑。
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