ARM聯(lián)合高校共同研發(fā)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的塑料柔性傳感器 用于檢測(cè)氣味

• 洪前進(jìn) 2023年11月3日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 624 36
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位于韓國(guó)器興的三星電子半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部，由三個(gè)主要業(yè)務(wù)部門組成：記憶體、系統(tǒng)LSI以及儲(chǔ)存系統(tǒng)。公司在目前廣泛用于手機(jī)、臺(tái)式機(jī)，以及其他數(shù)碼消耗電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，其芯片技術(shù)擁有眾多的優(yōu)勢(shì)。

維也納技術(shù)大學(xué)研究者在《自然》上發(fā)表論文稱，發(fā)現(xiàn)二硫化鉬是一種類似于石墨烯的二維材料，研究者進(jìn)一步使用二硫化鉬研制柔性微處理器。

研究者制造了一種由二維材料二硫化鉬組成的晶體管，并將115個(gè)這樣的晶體管構(gòu)成一種新型微處理器。這種微處理器能夠進(jìn)行一比特的邏輯運(yùn)算，而未來有望拓展至多比特運(yùn)算。

中研研究院《2023-2028年國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告》分析

光子學(xué)研究所的StefanWachter、DmitryPolyushkin和ThomasMueller和維也納固態(tài)電子學(xué)研究所的OleBethge共同合作，用二硫化鉬制造微處理器。他們用自制電路對(duì)硅制基片蝕刻，用氧化鋁層進(jìn)行分層，再將兩層分子厚度的二硫化鉬置于硅制基片上方。

“基片只起到介質(zhì)載體的作用，因此能用玻璃或是包括柔性基質(zhì)在內(nèi)的其他材料替換?！毖芯咳藛T寫道。

硅制薄片很容易折斷，但維也納技術(shù)大學(xué)研究者使用的過渡金屬硫化物像2D材料，由一層原子或分子厚度的晶體制作而成，可折曲自如?！?D半導(dǎo)體微處理器”是柔性芯片的另一思路。

圖表：2021-2023年中國(guó)柔性芯片行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模

數(shù)據(jù)來源：中研普華研究院

根據(jù)中研研究院《2023-2028年國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告》分析得知，目前柔性芯片行業(yè)處于應(yīng)用階段，技術(shù)表現(xiàn)還不成熟，但行業(yè)的增長(zhǎng)速度較快，2023年中國(guó)柔性芯片行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到29.27億元，市場(chǎng)景良好。

圖表：三星半導(dǎo)體發(fā)展現(xiàn)狀

類別	概述
企業(yè)概況	三星電子是世界一流的電子公司，《財(cái)富》世界500強(qiáng)排名13位（2015年）。在全球79個(gè)國(guó)家擁有217個(gè)分支機(jī)構(gòu)，全球員工總數(shù)27萬人。三星(中國(guó))半導(dǎo)體有限公司是三星電子的全資子公司，將成為在半導(dǎo)體存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域非常重要的基地。公司成立于2012年9月，一期投資金額75億美元，位于陜西省西安市高新區(qū)綜合保稅區(qū)，擁有半導(dǎo)體芯片制造及封裝測(cè)試生產(chǎn)線。是三星在海外規(guī)模最大的一筆單項(xiàng)投資，園區(qū)總占地面積114萬平方米。公司采用最領(lǐng)先的半導(dǎo)體技術(shù)，生產(chǎn)世界先進(jìn)水平的3D V-NAND存儲(chǔ)芯片。
企業(yè)行業(yè)地位	三星(中國(guó))半導(dǎo)體有限公司 位于韓國(guó)器興的三星電子半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部，由三個(gè)主要業(yè)務(wù)部門組成：記憶體、系統(tǒng)LSI以及儲(chǔ)存系統(tǒng)。公司在目前廣泛用于手機(jī)、臺(tái)式機(jī)，以及其他數(shù)碼消耗電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，其芯片技術(shù)擁有眾多的優(yōu)勢(shì)。
企業(yè)產(chǎn)品	?位于韓國(guó)器興的三星電子半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部，由三個(gè)主要業(yè)務(wù)部門組成：記憶體、系統(tǒng)LSI以及儲(chǔ)存系統(tǒng)。公司在目前廣泛用于手機(jī)、臺(tái)式機(jī)，以及其他數(shù)碼消耗電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，其芯片技術(shù)擁有眾多的優(yōu)勢(shì)。
企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況	三星電子在虛擬助理服務(wù)、高級(jí)音響產(chǎn)品、半導(dǎo)體材料、半導(dǎo)體設(shè)備、半導(dǎo)體封裝等領(lǐng)域頻繁開展股權(quán)交易，以布局并拓展芯片產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)強(qiáng)化在眾多環(huán)節(jié)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。三星電子構(gòu)建了完全交互的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，并逐漸將Bixby應(yīng)用到智能手機(jī)、智能音箱、智能電視等各類終端產(chǎn)品上，不僅加強(qiáng)了相關(guān)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，還帶動(dòng)了其他芯片產(chǎn)品的制造與銷售。從業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)看，三星電子運(yùn)營(yíng)中心數(shù)量減量主要發(fā)生在生產(chǎn)領(lǐng)域，增量則主要發(fā)生在研發(fā)與設(shè)計(jì)、銷售與服務(wù)領(lǐng)域。三星電子還在產(chǎn)業(yè)鏈下游智能終端環(huán)節(jié)頻頻發(fā)力。如依托芯片先進(jìn)制程工藝技術(shù)，結(jié)合柔性顯示技術(shù)，三星電子于2019年發(fā)布Galaxy Fold折疊屏智能手機(jī)，創(chuàng)造出了全新的智能手機(jī)產(chǎn)品種類，隨后推出的Galaxy Z Flip、Galaxy Z Fold等系列產(chǎn)品也使其迅速成為該細(xì)分市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。
企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略	三星電子在芯片產(chǎn)業(yè)的上、中、下游環(huán)節(jié)多點(diǎn)發(fā)力，迅速成為全球芯片領(lǐng)域的創(chuàng)新引領(lǐng)者。近年來，為鞏固自身競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，三星電子主要在技術(shù)、業(yè)務(wù)、布局等層面加快了戰(zhàn)略調(diào)整的步伐。
財(cái)務(wù)指標(biāo)	2022年?duì)I業(yè)總收入302.23萬億韓元，營(yíng)業(yè)利潤(rùn)為43.38萬億韓元

數(shù)據(jù)來源：英特爾

ARM聯(lián)合高校共同研發(fā)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的塑料柔性傳感器，用于檢測(cè)氣味，旨在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、將柔性傳感器成本降至最低，最終用于食品、服裝等消費(fèi)品的氣味檢測(cè)。

塑料芯片將擁有傳感器陣列、定制的機(jī)器學(xué)習(xí)處理器、以及端口，所有這些組件都將集成在一張薄薄的塑料膜上。雖然塑料電子有望比硅便宜得多，但它們能容納的晶體管數(shù)量有限，因?yàn)檫@類晶體管要大得多。

復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系教授梅永豐課題組提出了將信號(hào)檢測(cè)和分析功能集成于同一個(gè)芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團(tuán)隊(duì)將單晶硅薄膜柔性光電晶體管與智能薄膜材料相結(jié)合和組裝，構(gòu)造了對(duì)不同環(huán)境變量進(jìn)行檢測(cè)和分析的柔性硅芯片傳感器及其系統(tǒng)。這一思路不僅具有優(yōu)異的可擴(kuò)展性，還可與當(dāng)前集成電路先進(jìn)制造工藝相兼容。

2020年5月2日，相關(guān)研究結(jié)果以《面向智能數(shù)字灰塵的硅納米薄膜光電晶體管多功能集成傳感器研究》為題發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(ScienceAdvances)上。研究團(tuán)隊(duì)從器件的傳感機(jī)理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實(shí)現(xiàn)了多種環(huán)境參數(shù)探測(cè)功能的集成。

智能材料在環(huán)境刺激中可以發(fā)生折射率、顏色、晶體結(jié)構(gòu)等方面的光學(xué)性質(zhì)變化，但一般需要光譜設(shè)備或比色卡才能進(jìn)行比對(duì)。而翻轉(zhuǎn)的硅薄膜光電晶體管由于沒有柵極金屬阻擋功能區(qū)域的光信號(hào)吸收，可以更容易獲得高靈敏的傳感特性。利用這一點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)將多種智能薄膜材料貼合在器件功能區(qū)，智能材料內(nèi)部物理性質(zhì)變化引起了微小光學(xué)性能改變，從而表現(xiàn)在輸出的光電流上，因此可以在同一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)對(duì)多種不同信號(hào)的同時(shí)檢測(cè)。

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了將智能材料與光電傳感結(jié)合的新穎傳感機(jī)制，并將傳感模塊與后續(xù)信號(hào)處理等模塊集成在一起，展示了其在氣體濃度、濕度、溫度等多種環(huán)境參數(shù)檢測(cè)方面的能力，已初步具備了未來“智能數(shù)字灰塵”的雛形。該策略也可應(yīng)用于其他的數(shù)字傳感系統(tǒng)，在后摩爾時(shí)代中將有巨大的應(yīng)用潛力。論文主要由李恭謹(jǐn)博士、博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國(guó)延世大學(xué)TaeyoonLee教授和中科院微系統(tǒng)所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市科委、復(fù)旦大學(xué)和專用集成電路與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等大力支持。

中研研究院《2023-2028年國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告》分析

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