2016技术前瞻:看看哪些新技术要迎来发展年

来源:我爱研发网 作者:------ 时间:2016-01-04 10:13

碳纳米管 IoT 3DNAND

  是总结也是展望,这篇文章是EDN和EE Times为大家精心挑选的新年礼物(本文原文刊登在EDN、EE Times美国版中),为了对2016年有更佳的展望,我们的编辑们仔细核查了2015年冒出来的热门或独具前瞻性的技术,并精心挑选了其中最具趋势性的部分。这些技术可能来自于汽车电子、电源、网络、存储器、可穿戴、物联网等方面,可能是大技术革新,亦或是小技术改进,目标只有一个,为广大工程君们在 2016年能以正确的姿势叩开新年的‘技术之门’做好准备。新年,请和EDN China一起加油!


  新技术们,哪些会迎来‘发展年’?

  Memory:2016会是“3D存储器年”?

  3D集成电路,3D存储器。几十年来,这些术语被广泛提及,但没有很实质性的应用,直到2016年EDN认为应该可以看到一些真正的进展了。因为,一些真正的3D产品已经出货。

  2015年英特尔和美光发布了全新存储器芯片3D XPoint。自从25年前NAND存储芯片问世后,已经有超过25年存储器技术没有革新了,而期间,CPU技术却日新月异。3D XPoint存储器技术相比Nand要快1000倍,耐用性要长1000倍,存储密度上要比所有传统存储器技术高10倍以上。这么明显的优势,主要是靠新的3D工艺来实现的。

图1:上图显示两层交叉点阵列,目前没有说明可以堆叠多少层。(图片来源:英特尔)

  3D XPoint存储在材料上和结构上,都与传统的2D芯片工艺有着巨大的区别。据美光Scott DeBoer透露,它采用了20纳米的全新工艺,在功耗上也非常低,生产工厂位于犹他州。3D XPoint存储器会在2016年开始发样片和量产。主要会先用在以下这些产品领域,包括数据中心和游戏等。

  而另一种流行的3D技术来自3D NAND闪存芯片,包括三星,东芝,SanDisk以及英特尔和美光都宣布或开始出货使用3D堆栈结构的NAND。

图2:3D NAND(图片来源: Toshiba)

  Sandisk和东芝就在2015年纷纷宣布开发出了世界第一款48层3D NAND闪存,因为采用了3D堆栈技术,新芯片的面积将缩小,将非常适合智能手机(包括猜测中的iPhone7)、平板电脑之类的设备。而三星也再次宣布,3D V-NAND将步入第三代,采用48层堆栈设计的3D V-NAND闪存开始进入量产阶段。

  为此,EDN愿和大家一起期待,2016年3D存储器会给太过枯燥的存储器市场来点惊喜。


  2016会是“碳纳米管晶体管年”?

  基本上,碳纳米管可视为卷成管状的石墨烯原子薄层,由于碳纳米管在室温下的电迁移率超过100,000cm2/V·s,比标准硅芯片1,400cm2//V·s的电迁移更快70倍,因而几乎马上就能确定可用于取代硅晶体管中的通道。

  研究人员试图采用各种不同的方法在硅晶体管的源极与漏极上布置预先制作的碳纳米管,其次是在源极与漏极顶部放置,使其得以在固定位置进行生长。从2002-2015年,全球各地的实验室持续各种尝试,但仍无法成功放置预制的碳纳米管。

  研究人员们起初只是随机摆放,但成效不大,直到今年(2015年),IBM成功发表一种在源极与漏极放置碳纳米管的自对准方法。

图3:具有一个端键合触点的碳纳米管晶体管,其触点长度低于10nm(图片来源:IBM Research)

  石墨烯研究人员从来不曾放弃希望——事实上,德州仪器(Texas Instruments)现在已能够生长晶圆级石墨烯了;此外,根据Lux Research的资料,中国目前正主导全球石墨烯和纳米管的制造。Lux Research分析师Zhun Ma指出:“中国碳纳米管供应商累积的现有产能已经能够满足2015年以前所预期的全球市场需求量了。但在2016年,这一巨大需求将超过中国所能供应的产能。”


  2016会是“IoT组网年”?LPWAN与M2M的竞赛加剧

  2015年物联网大热,EDN认为在2016年,为物联网(IoT)定义、设计、部署低功耗广域网(LPWAN)的竞赛将一路延续,到年底,哪些LPWAN技术有机会介入的消息越来越明显。

  当前,无线网络连接方式有广域和局域两种。局域连接方式主要为WiFi、蓝牙、Zigbee等,这也是智能家居、穿戴设备、智能硬件等终端采用的流行网络技术;在广域连接方面,目前更多是借助电信运营商提供的蜂窝网络连接,3G、4G或正在规划的5G技术等从一定程度推进网络层的落地,但这种广泛采用蜂窝网络实现互联的方式可能引起传输成本、功耗等方面的不利影响。

  目前看来,LPWAN成为弥补物联网网络层、M2M连接,这一短板的最佳武器。看到物联网产业化发展的这一瓶颈,不少公司已开始行动且推动商业化的实现,目前商用化较为迅速的是SigFox和LoRa两种LPWAN技术,另有不少其他技术也在不断研发和商用化过程中。

图4:在广域网M2M(machine to machine)连接中,LPWA的份额将快速上升。(图片来源:Machina Research)

  Sigfox成立于五年前,主要打造低攻耗、低成本的无线物联网专用网络。在继2015年年初从几个重量级投资者处获得1亿欧元的融资之后,法国创业公司Sigfox计划打造全球性新网络。目前,Sigfox的网络覆盖法国、西班牙、荷兰和英国的10大城市,并计划在2016年4月以前在美国的十大城市部署物联网。“到2016年年底,几乎所有的美国领土都将被我们的网络覆盖,日本,韩国,印度将成为我们下一个目标。”Sigfox的创始人 Ludovic Le Moan近日在新闻发布会上表示。

  而对于另一大技术,LoRA,目前已有至少九家运营商(包括Orange)宣布计划部署LoRA网络。其中,最新的运营商TaTa通信也在十一月宣布它将在印度全国部署LoRA网络。LoRa联盟作为首个低功耗广域网络联盟,在成立6个月后,联盟成员已达到130家,涵盖芯片、模组、软件开发商、 OEM厂商和运营商等。

  实际上,全球通信领域最具影响力的厂商均已切入LPWAN市场。2015年9月,爱立信、英特尔和诺基亚宣布支持窄带长期演进(Narrow- Band Long-Term Evolution,NB-LTE)技术,该技术是针对物联网细分市场的无线连接解决方案,面向低功耗机器对机器通信。在2015全球移动宽带论坛上,华为推出的NB-IOT(Narrow Band-IoT)也成为亮点,NB-IOT是基于现有无线网络的基础上,为物与物之间的通信提供更好的网络覆盖,支持更多联接,以及更低的终端功耗。

  巨头布局,规范出台,低功耗广域网络(LPWAN)发展正在加速。根据各大厂商对蜂窝物联网的计划,加上SigFox、LoRa等商用加速,2016年将成为LPWAN发展的重大里程碑。



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