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　　OFweek電子工程網(wǎng)訊 電子元件到2076年將會(huì)變成透明，利用量子力學(xué)性能，并集成單個(gè)應(yīng)用所需的所有元件，包括受到大腦啟發(fā)的內(nèi)部電源集成。此外，3D封裝將會(huì)變得普遍，而電路板將會(huì)類似于紐約市的地形圖。

　　這是一篇摘自EDN美國(guó)版60周年慶的專欄文章（原文：Soon components will shrink to invisibility）。文章預(yù)計(jì)，電子元件到2076年將會(huì)變成透明，利用量子力學(xué)性能，并集成單個(gè)應(yīng)用所需的所有元件，包括受到大腦啟發(fā)的內(nèi)部電源集成。此外，3D封裝將會(huì)變得普遍，而電路板將會(huì)類似于紐約市的地形圖。

　　透明元件

　　來(lái)源：LG

　　未來(lái)，所有元器件都將提供透明版本，從而實(shí)現(xiàn)令人驚嘆的透明智能手機(jī)和其他設(shè)備。現(xiàn)在已經(jīng)有了透明薄膜導(dǎo)體和電阻器，透明電容器、三極管和電感器正在原型設(shè)計(jì)當(dāng)中。最終，完全透明的電子設(shè)備（如上圖的智能手機(jī)）將會(huì)問(wèn)世并流行起來(lái)。

　　基于流體的夾層冷卻技術(shù)

　　來(lái)源：IBM

　　IBM單通道測(cè)試芯片正被用于利用電化學(xué)活性流體研究依賴流量的能量轉(zhuǎn)換。IBM蘇黎世的科學(xué)家受到人腦的啟發(fā)，正在探索一種新的方式，用含電化學(xué) 活性氧化還原物質(zhì)的液體來(lái)為計(jì)算機(jī)芯片進(jìn)行供電和冷卻。IBM的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了基于流體的夾層冷卻技術(shù)，該技術(shù)可分別用0.1升每分鐘每層和幾升每分鐘的流 量消除掉180W/cm2和3kW/cm3的熱量。流動(dòng)速度為1m/s，流體元素在堆棧中花的時(shí)間為10ms。最近有研究工作表明，夾層冷卻技術(shù)還可以以 電化學(xué)的方式為未來(lái)的芯片堆疊供電。在芯片堆疊中，基于流體的電源的工作原理類似于電池：使用中央電極為流體（電解質(zhì)）充電，并在芯片堆疊中直接對(duì)電極放 電。IBM的科學(xué)家認(rèn)為這種技術(shù)可能在2030年最先公布。

　　電子鼻

　　美國(guó)半導(dǎo)體研究聯(lián)盟最近宣布，他們正在利用半導(dǎo)體技術(shù)開(kāi)發(fā)一種價(jià)格便宜的電子鼻，這種產(chǎn)品可用于呼吸分析，進(jìn)而用于廣泛的健康診斷。雖然現(xiàn)在設(shè)備可采用化合物半導(dǎo)體進(jìn)行呼吸分析，但它們笨重，成本太貴，不適合商業(yè)應(yīng)用。

　　集中在達(dá)拉斯市得克薩斯大學(xué)（UT Dallas）、由德州模擬卓越研究中心（TxACE）SRC資助的研究工作的研究人員及俄亥俄州立大學(xué)和萊特州立大學(xué)的合作人員，正在利用可讓電子鼻還遠(yuǎn)未到2076年就能變得便宜的CMOS集成電路技術(shù)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

　　量子計(jì)算機(jī)

　　來(lái)源：IBM

　　IBM和許多其他電腦廠商都在試圖破解通用量子計(jì)算機(jī)的難題。圖中，IBM展示了其x-y“瓦片（tile）”的概念，它允許量子計(jì)算機(jī)在兩個(gè)維度 上進(jìn)行縮放。在照片中，正方形格子中的每個(gè)瓦片上有4個(gè)超導(dǎo)量子位用來(lái)檢測(cè)兩種類型的量子誤差（比特誤差和相位誤差）——要想隨時(shí)間呈指數(shù)倍地?cái)U(kuò)大量子計(jì) 算機(jī)的功率就需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

　　分層3D封裝

　　來(lái)源：Smoltek

　　上圖Smoltek公司的復(fù)雜應(yīng)用利用包括凸點(diǎn)、微凸點(diǎn)、穿透硅通孔（TSV）、硅中介層及長(zhǎng)在裸片層與層之間的標(biāo)準(zhǔn)通孔在內(nèi)的3D互連技術(shù)，將物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備的所有功能集成到了單一封裝中。整個(gè)系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）將容納在單個(gè)封裝中。

　　類腦憶阻器

　　來(lái)源：莫斯科物理技術(shù)學(xué)院（MIPT）

　　未來(lái)的類腦混合信號(hào)神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)將構(gòu)建在俄羅斯創(chuàng)造的這種被稱為憶阻器的器件的微型化（納米或甚至埃級(jí)）的版本上（憶阻器之所以叫這個(gè)名字，是因 為它能通過(guò)改變其阻值記住有多少電流流過(guò)它，就像連接大腦神經(jīng)元的概念一樣）。加州大學(xué)伯克利分校Leon Chua發(fā)明的這種憶阻器是通過(guò)聚苯胺制造的，并已被證明能夠?qū)崿F(xiàn)Marvin Minsky感知器（上圖頂部）。憶阻器的原型還是相當(dāng)大的，但研究人員表示，它可以縮小到10納米（上圖底部）。

　　氧化銦錫（ITO）替代品

　　來(lái)源：市場(chǎng)研究公司IDTechEx發(fā)布的“Transparent Conductive Films 2016-2026： Forecasts， Markets， Technologies”

　　這兩個(gè)餅圖表明氧化銦錫（ITO）盡管其價(jià)格不斷升級(jí)，卻仍將在現(xiàn)有的應(yīng)用中保持主導(dǎo)地位，但碳納米管漿料等替代品將隨著新興應(yīng)用的市場(chǎng)增長(zhǎng)而逐漸 拉近。現(xiàn)有和傳統(tǒng)應(yīng)用的當(dāng)前市場(chǎng)（左）是由ITO主導(dǎo)，但到2026年，替代材料（主要用于新的應(yīng)用領(lǐng)域）將會(huì)減弱ITO的主導(dǎo)地位（右）。

　　3D混合存儲(chǔ)立方體

　　來(lái)源：美光

　　美光的3D混合存儲(chǔ)立方體這時(shí)還只是一個(gè)“胖”芯片封裝，但最終將變成一個(gè)立方體。事實(shí)上，PCB板上將會(huì)放進(jìn)不同高度 的3D芯片，這看上去就像是紐約市的地形圖。美光目前的“立方體”使用數(shù)千個(gè)TSV，將DRAM芯片堆放到彼此的頂部。這不僅能夠節(jié)省電路板空間，而且還 能憑借堆棧底部的輸入/輸出（I/O）邏輯芯片實(shí)現(xiàn)超高速接口。立方體還能從低延遲速度和到相鄰處理器的高速數(shù)據(jù)傳送的優(yōu)勢(shì)中受益。事實(shí)上，英特爾正在用 美光的混合內(nèi)存立方體研發(fā)其72內(nèi)核的Xeon Phi處理器，聲稱每個(gè)Xeon Phi封裝內(nèi)包含有16GB超低延遲存儲(chǔ)器。

　　固態(tài)硬盤（SSD）中的多位閃存

　　英特爾做出了回到內(nèi)存業(yè)務(wù)的明智選擇，現(xiàn)在不僅在生產(chǎn)固態(tài)硬盤（SSD，如圖），而且在生產(chǎn)內(nèi)部的高密度閃存芯片。英特爾的閃存芯片通過(guò)在每個(gè)單元 中使用多個(gè)電壓電平（每個(gè)電平代表一個(gè)不同的位），進(jìn)一步增加了密度。多位閃存在固態(tài)硬盤領(lǐng)域前景看好（英特爾將其稱為多級(jí)單元），它采用了25nm NAND閃存以及英特爾目前的高耐用性技術(shù)（HET）。到2076年，3D存儲(chǔ)立方體將包含微小的固態(tài)硬盤，這些固態(tài)硬盤將會(huì)無(wú)處不在，而不僅是在數(shù)據(jù)中 心、金融服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)門戶網(wǎng)站和搜索引擎等高可靠性和高密度的應(yīng)用中使用。

　　賽道內(nèi)存

　　來(lái)源：加州大學(xué)戴維斯分校

　　賽道內(nèi)存是IBM發(fā)明的技術(shù)，但是現(xiàn)在加州大學(xué)戴維斯分校的研究人員正在對(duì)其完善。到2076年，這些超高密度的線性存儲(chǔ)器件將最終替換掉至今仍在 使用的珍貴的磁帶檔案。加州大學(xué)戴維斯分校正在使用一種有前景的新材料，來(lái)使賽道內(nèi)存走出實(shí)驗(yàn)室，并作為標(biāo)準(zhǔn)元件走向生產(chǎn)中。加州大學(xué)戴維斯分校的研究人 員與美國(guó)半導(dǎo)體研究聯(lián)盟（北卡羅來(lái)納州三角研究園）合作，正在利用微小的納米線（就像長(zhǎng)長(zhǎng)的磁帶），縮小賽道內(nèi)存的尺寸。但是，與磁帶不同，代表比特的磁 疇是沿固定的導(dǎo)線移動(dòng)。研究人員聲稱相比其它任何存儲(chǔ)技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)速度更快、更可靠、擁有超高容量和功耗更低的內(nèi)存。