特種技術(shù)——芯片改變我們的生活

我們大多數人非常熟悉存儲器和微處理器等硅芯片技術(shù)，但對手機等現代生活中非常重要的產(chǎn)品所使用的硅芯片，有些人就沒(méi)有那么熟悉。實(shí)際上隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，這些用于照相機、傳感系統、電源管理系統和射頻連接方案的芯片正在逐個(gè)切實(shí)地改變我們的生活。

如今，一部手機同時(shí)也是高清數碼相機、攝像機、數碼相冊、剪貼簿、迷你電視、導航系統、健康追蹤器、私人助理、即時(shí)通訊軟件，此外我們還用它來(lái)打電話(huà)。所有這些功能既歸功于手機的應用處理器和存儲器，也歸功于裝在里面的特種技術(shù)設備。有趣的是，在iPhone 12中，按面積計算，73%的硅芯片由28nm及以上節點(diǎn)的技術(shù)制造的特種技術(shù)方案組成。

無(wú)需過(guò)多考慮手機在短短幾年內發(fā)生的變化，即可感受到這些技術(shù)對我們生活的影響之大。CMOS圖像傳感器技術(shù)的進(jìn)步使幾年前專(zhuān)業(yè)照相機才具備的高清攝影和視頻捕捉水平在手機上成為可能，它釋放了我們的創(chuàng )造力，正在以前所未有的方式記錄著(zhù)我們的生活。借助三維成像，如今我們可以用面部識別來(lái)解鎖手機。隨著(zhù)手機的功能變得越來(lái)越強大，屏幕清晰度越來(lái)越高，電源管理IC技術(shù)的進(jìn)步讓電池壽命和充電速度持續得到改善。同時(shí)，在日益互聯(lián)的世界中，先進(jìn)5G技術(shù)的發(fā)展保證了超快速、低延遲的有效連接。

而且這種創(chuàng )新的步伐還在加快。2020年初到現在這段時(shí)間因為新冠疫情會(huì )被歷史銘記。但由于需要尋找并適應新的工作方式、購物以及與親人保持聯(lián)系的方式，這段時(shí)間也見(jiàn)證了前所未有的人類(lèi)創(chuàng )新和技術(shù)加速發(fā)展。電商、遠程辦公、視頻通信和線(xiàn)上娛樂(lè )等技術(shù)在過(guò)去18個(gè)月中取得的進(jìn)步比未來(lái)五年可能取得的都要多。

包括特種技術(shù)在內的硅芯片造就了這些進(jìn)步，技術(shù)的發(fā)展速度得到提升，對這類(lèi)方案的需求也大幅增加。這也是半導體行業(yè)商業(yè)前景如此廣闊的原因之一。甚至在應對新冠疫情的時(shí)候，特種技術(shù)如MEMS（微機電系統）傳感器在溫度監測、PCR檢測乃至供重癥患者使用的呼吸機的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用?，F在，我們不僅有好幾支WHO批準的新冠疫苗，而且還有很多新冠候選疫苗處于開(kāi)發(fā)或者臨床試驗階段。在如此短的時(shí)間內，取得這樣的成績(jì)實(shí)屬驚人。在此之前，疫苗開(kāi)發(fā)的最快紀錄是四年。如果沒(méi)有現代計算和傳感系統這些用于測序和跟蹤病毒遺傳密碼以及設計和模擬疫苗藥物的強大技術(shù)，這一切都不可能實(shí)現。你看，硅技術(shù)不是獨立發(fā)展的，它還加快了醫學(xué)、科學(xué)和工程等各個(gè)領(lǐng)域的創(chuàng )新。

如果半導體方案、尤其是特種技術(shù)可以幫助人類(lèi)應對新冠疫情等挑戰，那么全球變暖等其他緊迫問(wèn)題也可以嗎？基本上可以確認，是的。特種技術(shù)是發(fā)展電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)火車(chē)、運載工具、甚至未來(lái)電動(dòng)飛機和電動(dòng)船舶的關(guān)鍵。所有這些都依賴(lài)先進(jìn)的功率半導體來(lái)管理電機驅動(dòng)以及進(jìn)行電池充電。碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)等新型半導體材料的進(jìn)步將對這些應用中的硅技術(shù)進(jìn)行補充。這些設備可以實(shí)現風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源的能源轉換。

但是，當我們消除溫室氣體排放的傳統來(lái)源時(shí)，我們要小心不要創(chuàng )造新的來(lái)源。正如開(kāi)篇所提到的，無(wú)論技術(shù)進(jìn)步總體上能給人類(lèi)帶來(lái)多大收益，它們都有自己的缺點(diǎn)，硅時(shí)代也面臨著(zhù)挑戰。隨著(zhù)我們越來(lái)越依賴(lài)數據，我們需要構建消耗大量電力的龐大服務(wù)器場(chǎng)，這將成為一個(gè)非?，F實(shí)的問(wèn)題，整個(gè)行業(yè)必須控制好這個(gè)問(wèn)題。借助降低芯片能耗方面的創(chuàng )新、可再生能源的使用、先進(jìn)的電源管理技術(shù)和集成硅光子方案，我們可以有頗多建樹(shù)，而特種技術(shù)仍將成為這些解決方案的核心。