Мы публикуем список 20 технологий, с внедрением которых, по мнению издания EE Times, произойдут большие перемены в течение следующих лет.
Учитывая ту скорость, с которой в нашей жизни появляются новые технологии, едва ли можно ограничить приведенный список двадцатью технологиями. С другой стороны, технологии не появляются в вакууме. Те идеи, которые стоят за каждой из них, взаимосвязаны концептуально и даже физически через инженеров, потребителей, компании, события и тенденции рынка.
Считая перечисленные технологии перспективными, издание EE Times имеет в виду, что в области электроники в ближайшее время могут произойти заметные перемены, невзирая на общее состояние экономики и ограниченные темпы роста мирового рынка.
Микроэлектромеханические системы (МЭМС)
МЭМС условно разделены на несколько групп, к которым относятся датчики состояния окружающей среды; инерционные датчики; микрожидкостные ИС; микроприводы; РЧ-МЭМС; микрооптоэлектромеханические системы (MOEMS); биоэлектронные датчики.
В тепловых МЭМС-акселерометрах компании MEMSIC отсутствуют движущиеся механические части. Ускорение в датчике измеряется с помощью нагретого пузырька воздуха, который перемещается над расположенными под ним термопарами
Беспроводные датчиковые сети
В беспроводные датчиковые сети входят датчики, микроконтроллеры, источник питания и беспроводные трансиверы.
В беспроводной датчиковой системе, созданной в Университете Мичигана в 2010 г., использовались многоярусные кристаллы с солнечными батареями
Интернет вещей
Как только триллионы объектов получат IP-адреса, наша повседневная жизнь претерпит существенные изменения.
По мнению компании NXP, интернет вещей начнется с систем освещения
Пластичная электроника
Органические материалы для электронных устройств должны быть недорогими и легко разлагаться микроорганизмами. К сожалению, эти условия пока не совместимы с необходимостью обеспечить требуемые характеристики. Однако устройства с подобными свойствами уже находят применение в технологиях RFID и NFC.
Пластичное электронное устройство
NFC
Благодаря технологии NFC (near field communications – беспроводная связь малого радиуса действия), мобильные телефоны в 2012 г. станут «электронными кошельками». NFC также найдет свое применение в электронных ключах от дома. В настоящее время эта технология уже применяется в системах оплаты поездок на транспорте.
Электронные платежи с помощью технологии NFC
Печатная электроника
Печатная электроника отличается от пластичных электронных устройств низкой стоимостью за счет недорогой технологии струйной печати.
Производство печатных электронных устройств
Системы сбора энергии
Существует немало способов собирать энергию из окружающей среды. В то же время ток потребления некоторых микроэлектронных систем уже исчисляется микроамперами благодаря успехам современной электроники. Такие системы могут автономно работать очень продолжительное время.
Пример устройства для сбора энергии
Графен
Графен – новейший материал, из которого изготавливаются углеродные пластины толщиной в один атом с упорядоченной гексагональной кристаллической структурой. Графен считается самым прочным материалом с самой высокой проводимостью. В настоящее время рассматривается возможность его применения для создания слоев подвижных электронов.
Графеновый транзистор, состоящий из электродов (желтый), слоя диоксида кремния (прозрачный), кремниевой подложки (черный) и атомов графена (красный). На врезке сверху показаны вакансии (синий) графеновой решетки. Источник: Университет Мэрилэнда
Следующее поколение энергонезависимой памяти
Вполне возможно, следующим поколением энергонезависимой памяти станет флэш-память с вертикальной структурой. Однако если этого не произойдет из экономических соображений, вместо нее будет использоваться магнитная память RAM (MRAM), память с изменяемой фазой состояния вещества PRAM (phase change RAM) или резистивная RAM (RRAM). У всех этих устройств разные возможности и ограничения и потому до сих пор не ясно, какому из перечисленных видов памяти будет отдано предпочтение.
Память PRAM от IBM считывает и записывает в 100 раз быстрее, чем флэш-память. PRAM обеспечивает 10 млн циклов записи
Процессоры
Долгое время процессоры оставались эталоном успеха в области интегральных микросхем. Чтобы повысить производительность систем, использовалось несколько процессоров, однако одного увеличения числа этих элементов стало явно недостаточно. В настоящее время осуществляется разработка языков программирования и сред, включая OpenCL, а также обобщение метода сдвоенного процессора.
Тем временем соперничество между Intel и ARM перешло из области достижения большей производительности в сферу большей энергоэффективности. В 2012 г. это противостояние обострится.
Микропроцессоры Intel
Графика и GPGPU
В следующем году графические ядра будут выполнять не только обработку двумерной и трехмерной графики. Ожидается дальнейшее внедрение блоков GPGPU (general-purpose graphics processor units – графические процессоры общего назначения), которое будет сопровождаться появлением библиотек подпрограмм.
GPGPU обеспечивает ускоренную обработку молекулярных моделей
Субмикронная литография
В следующем году продолжится совершенствование методов субмикронной литографии, в т.ч. многолучевой и импринтной литографии, которые придут на смену иммерсионным методам оптической литографии для дальнейшей миниатюризации элементов микросхем.
Сканер субмикронной литографии в IMEC
Преобразование солнечной энергии
Известно немало методов преобразования солнечной энергии с помощью кремния, сложных и органических полупроводников. Каждый из них характеризуется разной стоимостью, эффективностью и форм-фактором.
Кремниевый фотоэлемент с медным покрытием, созданный в IMEC
Радиосвязь в неиспользуемом спектре
Радиосвязь в неиспользуемом спектре частот может стать платформой для M2M-коммуникаций.
Компания Neul предлагает готовые решения для организации связи в неиспользуемом спектре частот
LTE
В настоящее время любой высокоскоростной сети связи ретивые поставщики услуг присваивают этикетку 4G. Однако истинным стандартом 4G является только LTE (Long Term Evolution). С его реализацией в сетях связи произойдут революционные изменения.
С внедрением LTE не появится много новых приложений, но этот стандарт позволит разгрузить сети для передачи мобильных данных. Кроме того, LTE обеспечит развитие всех IP-сетей. Это значит, что все устройства, начиная с мобильных телефонов и заканчивая маршрутизаторами и коммутаторами, будут обмениваться цифровыми пакетами данных.
Ethernet на 40/100 Гбит/с
Вслед за успешным внедрением сетевого стандарта 10G ожидается реализация 40/100G Ethernet, который позволит расширить магистральные каналы связи.
Внедрение этой технологии сдерживается ее высокой стоимостью, отчасти большим энергопотреблением и размерами оборудования. Однако со временем эти препятствия будут преодолены.
В ближайшие несколько лет ожидается также внедрение стандарта 400G, которое потребует дальнейшего совершенствования технологии Ser/Des.
ОС Android
Ожидается, что вслед за NFC операционная система Android станет поддерживать функции дополненной реальности, интерфейсы распознавания жестов, HTML5 и пр.
AMOLED
Технология AMOLED (active-matrix organic light-emitting diode) вот-вот будет использоваться в серийных дисплеях. Пока решается вопрос о том, будет ли она использоваться в дисплеях большого размера, она применяется в активных матрицах OLED малых размеров. Возможно, она будет задействована в AMOLED-дисплеях планшетов iPad или смартфонов iPhone.
Телевизор с 40-дюймовым OLED-экраном от Samsung
Интеллектуальные энергосети
Глобальные энергосети – еще один большой рынок, на котором вместо аналоговых автономных систем будут использоваться цифровые среды передачи данных. Возможности этого направления огромны, начиная с компонентов беспроводных сетей и заканчивая интеллектуальными счетчиками, солнечными установками, ветряными турбинами и системами хранения энергии.
За последние два года были составлены черновые варианты основных стандартов интеллектуальных энергосетей. Однако предстоит еще много работы по реализации коммерческих IT-технологий, которые обеспечат безопасность передачи данных и позволят автоматизировать операции в энергосети.
Объемные ИС
Разработка объемных ИС связана с их интеграцией в уже существующий производственный процесс. Применение технологии TSV (through-silicon vias – межслойные соединения), вероятно, приведет к изменению производственного ландшафта.
Кремниевая пластина с кристаллами