【導讀】在日前于比利時(shí)舉行的年度Imec技術(shù)論壇(Imec Tech Forum；ITF)上，來(lái)自全球的研究人員深入探討多項項目的最新研究進(jìn)展，反映當今電子學(xué)研究的深度和廣度，包括進(jìn)一步探索先進(jìn)CMOS技術(shù)背后的分子物理學(xué)，以及對于最新技術(shù)政策的辯論等。
由于“歐盟通用數據保護條例”(GDPR)上路，Imec研究人員展示雷達作為監控攝影機的替代方案，在保護個(gè)人身份的前提下提供數據。這些系統瞄準用于智能建筑、偵測并追蹤移動(dòng)的機器人，以及人類(lèi)的呼吸和心率等生命征象。
相較于大多數的攝影機，雷達可在黑暗中運作、提供3D影像數據，而且更易于融入環(huán)境中。然而，雷達的成本較高，部份原因就在于其產(chǎn)量較低。
研究人員的展示包括7GHz和77GHz雷達，分別使用各種不同的機器學(xué)習算法來(lái)追蹤機器人的動(dòng)作。不過(guò)，哪些頻率最適于智能建筑用雷達，至今仍不明朗。
Imec物聯(lián)網(wǎng)(IoT)總監Katherine Philips表示：“目前仍然充斥著(zhù)多種選擇，但卻沒(méi)有進(jìn)一步的監管或標準化給予指導方向——而且市場(chǎng)也還在不斷涌現中。”
雷達信號可用于檢測心跳和呼吸，但并未達到醫學(xué)級的準確度（來(lái)源：Imec）
提升無(wú)線(xiàn)組件速度
Imec描述了一項探索三五族(III-V)工藝和新電路設計的新計劃，以打造更快、更高效且仍兼容于CMOS工藝的射頻(RF)組件。該技術(shù)旨在服務(wù)從5G蜂窩網(wǎng)絡(luò )到太赫茲(THz)成像的廣泛應用。
研究人員致力于這方面的努力，有一部份是受到需要更小蜂窩前端模塊以支持越來(lái)越多頻段的驅動(dòng)。此外，其目標也在于減少相控數組中所需的天線(xiàn)數量。
Imec高速模擬RF計劃經(jīng)理Nadine Collaert表示：“蜂窩系統所需的開(kāi)關(guān)、功率放大器(PA)和濾波器數量似乎每一世代都會(huì )增加一倍，如今，5G還增加了毫米波(mmWave)的支持。”
該計劃體認到CMOS已無(wú)法跟上所要求的速度，但III-V族工藝技術(shù)看來(lái)則有較好的發(fā)展前景。例如，她說(shuō)，氮化鎵(GaN)“可應用于基地臺，我們認為這對于‘毫米波’小型蜂窩基地臺以及甚至是手機來(lái)說(shuō)都是非常重要的。”
該研究計劃尋求透過(guò)CMOS整合更多新工藝和設計的方式。它將探索諸如使用混合3D電路堆棧等技術(shù)。
到目前為止，Imec為該計劃招集了四家代工廠(chǎng)和無(wú)晶圓廠(chǎng)合作伙伴。該研究機構認為，這項計劃將在高速有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、成像和60GHz以上蜂窩回程網(wǎng)絡(luò )等領(lǐng)域實(shí)現衍生的更多優(yōu)勢。
另一項研究計劃由位于佛羅里達州奧西歐拉郡(Osceola County, Florida)的Imec實(shí)驗室進(jìn)行開(kāi)發(fā)，致力于打造一款可調諧0～1.3-THz成像系統的原型。其目標在于大幅削減當今雷射掃描儀的成本達一半以上，使其得以用于檢測從消費品包裝到核電廠(chǎng)螺紋鋼筋等各種用途。
為了滿(mǎn)足未來(lái)所需要的速度，RF組件必須升級到使用III-V族材料，且仍然兼容于CMOS工藝
為固態(tài)鋰電池充電
業(yè)界對于電動(dòng)車(chē)(EV)市場(chǎng)加速進(jìn)展的預期，推動(dòng)著(zhù)對于更密集、更安全的電池興趣。Imec目前正與業(yè)界伙伴合作，在當今的鋰離子電池中采用硅作為陽(yáng)極替代石墨，從而提高了50%的密度。
鋰離子預計即將達到硅陽(yáng)極的極限。下一個(gè)重大的飛躍進(jìn)展是最終在固態(tài)電池中使用鋰金屬。有鑒于目前面對的各種研究障礙，這種電池可能還有十多年的時(shí)間才能開(kāi)發(fā)出來(lái)。
比利時(shí)一家擁有電池專(zhuān)業(yè)知識的材料和回收公司Umicore，展示其電池技術(shù)的開(kāi)發(fā)藍圖（來(lái)源：Umicore）
材料工程師正在研究陽(yáng)極和陰極材料之間的新型功能涂層。這種涂層可作為離子與電子之間的接口，用于延長(cháng)其密度并加快充電時(shí)間。
LoRa打造防洪監控利器
Imec資深研究員Johan Bergs展示了目前部署于比利時(shí)安特衛普(Antwerp)北部的一個(gè)測試系統，關(guān)鍵在于其中利用15個(gè)LoRa節點(diǎn)。該LoRa網(wǎng)絡(luò )可在洪水開(kāi)始襲卷城市供水系統之前，實(shí)時(shí)且準確地向第一緊急應變中心發(fā)出警報。
這只是Imec和市政府之間廣泛合作的案例之一，它使Antwerp成為專(zhuān)注于物聯(lián)網(wǎng)計劃的一座開(kāi)放實(shí)驗室。它在法蘭德斯(Flanders)地區建構的開(kāi)放數據準則管理下順利運作。
LoRa網(wǎng)絡(luò )導入比利時(shí)Antwerp智能城市的試點(diǎn)計劃
智能手機屏幕上的指紋…
想象一下，如果您的手指觸摸了手機顯示器表面的任何部份，就可以解鎖智能手機，那么它其實(shí)已經(jīng)具備收集您的心率等各種資料的能力了。這正是Imec研究人員在實(shí)驗室中追求的顯示技術(shù)概念——這種顯示器技術(shù)能夠在A(yíng)MOLED上產(chǎn)生每平方英吋超過(guò)1,000個(gè)像素。
Imec正為這種顯示器原型研究新型讀取電路——該顯示器是在緊鄰OLED旁制圖薄膜光電探測器而制造的。目前，至少有兩家智能手機制造商參與了這項計劃。
Imec的研究方法還可用于解決掌紋問(wèn)題
低成本液體冷卻技術(shù)
Google最近宣布使用液體冷卻技術(shù)支持其最新的人工智能(AI)加速器。預計其他業(yè)者可能也需要類(lèi)似的熱支持技術(shù)，因此，Imec研究人員開(kāi)發(fā)了一種能以3D打印打造的塑料組件。
研究人員聲稱(chēng)，這種塑料組件可以提供較當今技術(shù)更高五倍的熱釋放效率，因為它可以將液體直接輸送至封裝中，而無(wú)需使用一般的中介熱層。
液體冷卻器現在也能以3D打印塑料組件打造
回歸原子級
Imec研究人員Sergiu Clima在荷語(yǔ)天主教魯汶大學(xué)(KU Leuven)取得材料模擬和分析博士學(xué)位后加入該研究機構，開(kāi)始探索影響先進(jìn)CMOS工藝的各種分子級現象。當時(shí)，代工廠(chǎng)才開(kāi)始采用極紫外光(EUV)微影技術(shù)打造接近20nm的特征尺寸。
Imec研究人員Sergiu Clima很早就開(kāi)始以模擬途徑探索納米級效應
渲染逼真的全息圖
在遙遠的銀河系中，投射出莉亞公主(Princess Lei)的全息圖仍然是不可知的未來(lái)。但是，在Imec鄰近的大學(xué)中，教授Peter Schelkens正在探索實(shí)現這一目標的道路。
Schelkens展示使用計算機產(chǎn)生的影像和全息編譯碼器打造數字全息圖的最新進(jìn)展，這項計劃有助于使Denis Gabor在1948年首次發(fā)現的技術(shù)向前邁進(jìn)一大步。
如今，全息圖已經(jīng)用于顯微鏡，但來(lái)自微軟(Microsoft)和英偉達(Nvidia)等公司的宏觀(guān)全息圖仍然使用相對較小的像素集。計算、傳輸和渲染逼真的Princess Leia所需的密集像素云，為Schelkens等學(xué)者帶來(lái)了諸多挑戰。
以64K x 64K分辨率顯示的粗略全息圖
本文轉載自電子技術(shù)設計。
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