一文了解 Imec 創新研究引領前瞻電子科技的最新技術
2018-06-27 10:18:16 eettaiwan在日前于比利時舉行的年度Imec技術論壇(Imec Tech Forum；ITF)上，來自全球的研究人員深入探討多項專案的最新研究進展，反映當今電子學研究的深度和廣度，包括進一步探索先進CMOS技術背后的分子物理學，以及對于最新技術政策的辯論等。
由于「歐盟通用資料保護條例」(GDPR)上路，Imec研究人員展示雷達作為監控攝影機的替代方案，在保護個人身份的前提下提供資料。這些系統瞄準用于智能建筑、偵測并追蹤移動的機器人，以及人類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影像資料，而且更易于融入環境中。然而，雷達的成本較高，部份原因就在于其產量較低。
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習演算法來追蹤機器人的動作。不過，哪些頻率最適于智能建筑用雷達，至今仍不明朗。
Imec物聯網(IoT)總監Katherine Philips表示：「目前仍然充斥著多種選擇，但卻沒有進一步的監管或標準化給予指導方向——而且市場也還在不斷涌現中。」
雷達訊號可用于檢測心跳和呼吸，但并未達到醫學級的準確度（來源：Imec）
提升無線元件速度
Imec描述了一項探索三五族(III-V)制程和新電路設計的新計劃，以打造更快、更高效且仍相容于CMOS制程的射頻(RF)元件。該技術旨在服務從5G蜂窩式網路到太赫茲(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式前端模組以支持越來越多頻段的驅動。此外，其目標也在于減少相控陣列中所需的天線數量。
Imec高速Analog RF計劃經理Nadine Collaert表示：「蜂窩式系統所需的開關、功率放大器(PA)和濾波器數量似乎每一世代都會增加一倍，如今，5G還增加了毫米波(mmWave)的支持。」
該計劃體認到CMOS已無法跟上所要求的速度，但III-V族制程技術看來則有較好的發展前景。例如，她說，氮化鎵(GaN)「可應用于基地臺，我們認為這對于[毫米波]小型蜂窩式基地臺以及甚至是手機來說都是非常重要的。」
該研究計劃尋求透過CMOS整合更多新制程和設計的方式。它將探索諸如使用混合3D電路堆疊等技術。
到目前為止，Imec為該計劃招集了四家代工廠和無晶圓廠合作伙伴。該研究機構認為，這項計劃將在高速有線網路、成像和60GHz以上蜂窩式回程網路等領域實現衍生的更多優勢。
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實驗室進行開發，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器的成本達一半以上，使其得以用于檢測從消費品包裝到核電廠螺紋鋼筋等各種用途。
為了滿足未來所需要的速度，RF元件必須升級到使用III-V族材料，且仍然相容于CMOS制程
為固態鋰電池充電
業界對于電動車(EV)市場加速進展的預期，推動著對于更密集、更安全的電池興趣。Imec目前正與業界伙伴合作，在當今的鋰離子電池中采用硅作為陽極替代石墨，從而提高了50%的密度。
鋰離子預計即將達到硅陽極的極限。下一個重大的飛躍進展是最終在固態電池中使用鋰金屬。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間才能開發出來。
材料工程師正在研究陽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介面，用于延長其密度并加快充電時間。
比利時一家擁有電池專業知識的材料和回收公司Umicore，展示其電池技術的開發藍圖（來源：Umicore）
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安特衛普(Antwerp)北部的一個測試系統，關鍵在于其中利用15個LoRa節點。該LoRa網路可在洪水開始襲卷城市供水系統之前，即時且準確地向第一緊急應變中心發出警報。
這只是Imec和市政府之間廣泛合作的案例之一，它使Antwerp成為專注于物聯網計劃的一座開放實驗室。它在法蘭德斯(Flanders)地區建構的開放資料準則管理下順利運作。
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