專用技術——晶片改變我們的生活

作者 : David Haynes,Lam Research客戶支援事業部戰略行銷執行總監

藉助降低晶片能耗方面的創新、再生能源的使用、先進的電源管理技術和整合矽光子方案,我們可以有頗多建樹,而專用技術仍將成為這些解決方案的核心。

材料創新驅動了人類文明的重大進步,作為一名材料工程師,我對這一點感到非常自豪。石器時代、青銅器時代和鐵器時代都是人類發展至今的重要階段。

創新並非沒有缺點,但的確推動了農業、醫藥、交通和通訊等領域的進步。因此,如果說「我們現在生活在矽時代」,我相信大多數人都會表示贊同,而且我認為這是每個人都應該引以為傲的事情。

專用技術實現新功能

業界大多數人都非常熟悉記憶體和微處理器等晶片技術,但對於智慧型手機等現代生活中非常重要的產品所使用的晶片,有些人可能就不是那麼熟悉。實際上,隨著技術的進步,這些用於照相機、感測系統、電源管理系統和射頻(RF)連接方案的晶片正逐一切實地改變我們的生活。

如今,一部手機同時也是高解析數位相機、攝影機、數位相框、剪貼簿、迷你電視、導航系統、健康追蹤器、私人助理、即時通訊軟體等,此外我們還用它來打電話。所有這些功能既歸功於手機的應用處理器和記憶體,也歸功於封裝在裡面的專用技術元件。有趣的是,在iPhone 12中,按面積計算,73%的晶片是由28nm及以上節點的技術製造之專用技術(specialty technologies)方案組成。

應用廣泛

無需過多考慮手機在短短幾年內發生的變化,即可感受到這些技術對我們生活的影響之大。CMOS影像感測器技術的進步使幾年前專業照相機才具備的高解析攝影和視訊擷取水準在手機上成為可能,它釋放了我們的創造力,正以前所未有的方式記錄著我們的生活。借助三維(3D)成像,如今我們可以用臉部辨識來解鎖手機。隨著手機的功能變得越來越強大,螢幕清晰度越來越高,電源管理IC技術的進步讓電池壽命和充電速度持續得到改善。同時,在日益互連的世界中,先進5G技術的發展保證了超快速、低延遲的有效連接。

 

而且這種創新的步伐還在加快。2020年初到現在這段時間因為新冠疫情會被歷史銘記。但由於需要尋找並適應新的工作方式、購物以及與親人保持聯繫的方式,這段時間也見證了前所未有的人類創新和技術加速發展。電商、遠端辦公、視訊通訊和線上娛樂等技術在過去18個月中取得的進步比未來五年可能取得的都要多。

包括這些專用技術在內的晶片造就了這些進步,技術的發展速度得到提升,對這類方案的需求也大幅增加。這也是半導體產業商業前景如此廣闊的原因之一。甚至在因應新冠疫情的時候,專用技術如微機電系統(MEMS)感測器在溫度監測、PCR檢測乃至供重症患者使用的呼吸機的發展中發揮了重要作用。現在,我們不僅有好幾支WHO批准的新冠疫苗,而且還有很多新冠候選疫苗處於開發或者臨床試驗階段。在如此短的時間內,取得這樣的成績實屬驚人。在此之前,疫苗開發的最快紀錄是四年。如果沒有現代運算和感測系統這些用於測序和追蹤病毒遺傳密碼以及設計和類比疫苗藥物的強大技術,這一切都不可能實現。你看,晶片技術並不是獨立發展的,它還加快了醫學、科學和工程等各個領域的創新。

解決方案的核心

如果半導體解決方案、尤其是專用技術可以幫助人類因應新冠疫情等挑戰,那麼全球變暖等其他緊迫問題也可以嗎?基本上可以確認,是的。專用技術是發展電動車和混合動力車、電動火車、運載工具、甚至未來電動飛機和電動船舶的關鍵。所有這些都依賴先進的功率半導體來管理馬達驅動以及進行電池充電。碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)等新型半導體材料的進步將對這些應用中的晶片技術進行補強。這些元件還可以實現風能和太陽能等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源時,必須小心不要創造新的來源。正如本篇開始時所提到的,無論技術進步總體上能給人類帶來多大收益,它們都有自己的缺點,晶片時代也面臨著挑戰。

隨著我們越來越依賴資料,我們需要建構消耗大量電力的龐大伺服器場,這將成為一個非常現實的問題,整個產業必須控制好這個問題。藉助降低晶片能耗方面的創新、再生能源的使用、先進的電源管理技術和整合矽光子方案,我們可以有頗多建樹,而專用技術仍將成為這些解決方案的核心。

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