特種技術——芯片改變我們的生活

作者：David Haynes博士，泛林集團客戶支持事業部戰略營銷執行總監

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、青銅時代和鐵器時代都是人類發展至今的重要階段。

創新并非沒有缺點，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“我們現在生活在硅時代”，我相信大多數人都會表示贊同，而且我認為這是泛林集團的每個人都應該引以為傲的事情。

特種技術實現新功能

我們大多數人非常熟悉存儲器和微處理器等硅芯片技術，但對手機等現代生活中非常重要的產品所使用的硅芯片，有些人就沒有那么熟悉。實際上隨著技術的進步，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切實地改變我們的生活。

如今，一部手機同時也是高清數碼相機、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、即時通訊軟件，此外我們還用它來打電話。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及以上節點的技術制造的特種技術方案組成。

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圖像傳感器技術的進步使幾年前專業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，它釋放了我們的創造力，正在以前所未有的方式記錄著我們的生活。借助三維成像，如今我們可以用面部識別來解鎖手機。隨著手機的功能變得越來越強大，屏幕清晰度越來越高，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，在日益互聯的世界中，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。但由于需要尋找并適應新的工作方式、購物以及與親人保持聯系的方式，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、遠程辦公、視頻通信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。

包括特種技術在內的硅芯片造就了這些進步，技術的發展速度得到提升，對這類方案的需求也大幅增加。這也是半導體行業商業前景如此廣闊的原因之一。甚至在應對新冠疫情的時候，特種技術如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展中發揮了重要作用。現在，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，這一切都不可能實現。你看，硅技術不是獨立發展的，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

如果半導體方案、尤其是特種技術可以幫助人類應對新冠疫情等挑戰，那么全球變暖等其他緊迫問題也可以嗎？基本上可以確認，是的。特種技術是發展電動和混合動力汽車、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電機驅動以及進行電池充電。碳化硅（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硅技術進行補充。這些設備可以實現風能和太陽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源時，我們要小心不要創造新的來源。正如開篇所提到的，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，硅時代也面臨著挑戰。隨著我們越來越依賴數據，我們需要構建消耗大量電力的龐大服務器場，這將成為一個非常現實的問題，整個行業必須控制好這個問題。借助降低芯片能耗方面的創新、可再生能源的使用、先進的電源管理技術和集成硅光子方案，我們可以有頗多建樹，而特種技術仍將成為這些解決方案的核心。