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國研院開發物聯網晶片自供電技術

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國家實驗研究院 發表於 2015年4月8日

物聯網(Internet of things, IoT)相關科技發展方興未艾,各種應用情境所需要的晶片亦應運而生。國家實驗研究院奈米元件實驗室開發出可應用於物聯網晶片的「一體成形環境光能自供電整合技術」,此技術可採集各種環境光能量,與電池或電容等能量儲存裝置配合,延長晶片的充電週期。奈米元件實驗室將提供此製程技術平台,協助晶片設計者開發整合「感測器」與「自供電晶片」之系統晶片,應用於物聯網與穿戴式裝置。

在物聯網的世界裡,藉由設置在大樓牆上、橋梁、水壩、車輛或是人體的物聯網晶片,可形成智慧防災、智慧運輸、智慧居家照護等智慧生活型態,為人們帶來無與倫比的便利性與安全性。根據國際知名機構IC Insights的預測,物聯網產業2010~2016年之複合成長率約為26%。

物聯網晶片是由運算晶片、記憶體、無線通訊器、感測器及能量管理裝置(能量採集技術及能量儲存裝置)所整合而成,可獨立進行資料處理、儲存及訊號發送,以實現裝置與裝置間可互相溝通之物聯網世界。更重要的是,物聯網晶片可依需求,裝設各式各樣的感測器(如偵測溫度、煙霧、振動、氣體、位置甚至人體心跳、血壓等訊號),用以收集各種環境資訊。為增進物聯網裝置使用的方便性、移動性及持久性,物聯網晶片必須輕薄短小又省電,在持續研發低功耗晶片的同時,開發可採集環境能源的晶片,來補充電力,降低更換電池或充電的頻率,亦是可行的解決方案。

國研院奈米元件實驗室以獨創的半導體三維積體電路技術為基礎,開發出可與物聯網晶片一體成形之環境光能自供電製程技術,將「環境光能採集模組」與「物聯網晶片」堆疊整合。(相關報導:人機合一行動裝置新亮點 多功能3D超級晶片!積層型三維IC技術)

圖一、國研院奈米元件實驗室的3D積層式製程技術可將兩者堆疊,大幅縮小電路板之面積 圖二、結合物聯網晶片與環境光能採集模組的方法是將兩者分別置放於電路板上
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目前的物聯網晶片與環境光能採集模組的整合方式是將「物聯網晶片」和「環境光能採集模組」分開置放於電路板上,不但整體面積大,電路傳輸距離也較長。奈米元件實驗室的3D積層式製程技術,不但可以有效減少電路板面積,亦可大幅縮短電流傳輸距離,減少耗能,提高物聯網晶片的實用性。未來奈米元件實驗室將積極開發更多感測器與自供電晶片技術,提供設計者開發各種應用於物聯網與穿戴式裝置的相關晶片。


 
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