ARM聯(lián)合高校共同研發(fā)基于機器學習的塑料柔性傳感器 用于檢測氣味

• 洪前進 2023年11月3日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 624 36
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位于韓國器興的三星電子半導體業(yè)務(wù)部，由三個主要業(yè)務(wù)部門組成：記憶體、系統(tǒng)LSI以及儲存系統(tǒng)。公司在目前廣泛用于手機、臺式機，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。

維也納技術(shù)大學研究者在《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行一比特的邏輯運算，而未來有望拓展至多比特運算。

中研研究院《2023-2028年國內(nèi)芯片行業(yè)發(fā)展趨勢及發(fā)展策略研究報告》分析

光子學研究所的StefanWachter、DmitryPolyushkin和ThomasMueller和維也納固態(tài)電子學研究所的OleBethge共同合作，用二硫化鉬制造微處理器。他們用自制電路對硅制基片蝕刻，用氧化鋁層進行分層，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。”研究人員寫道。

硅制薄片很容易折斷，但維也納技術(shù)大學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半導體微處理器”是柔性芯片的另一思路。

圖表：2021-2023年中國柔性芯片行業(yè)的市場規(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年國內(nèi)芯片行業(yè)發(fā)展趨勢及發(fā)展策略研究報告》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)的增長速度較快，2023年中國柔性芯片行業(yè)的市場規(guī)模達到29.27億元，市場景良好。

圖表：三星半導體發(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，《財富》世界500強排名13位（2015年）。在全球79個國家擁有217個分支機構(gòu)，全球員工總數(shù)27萬人。三星(中國)半導體有限公司是三星電子的全資子公司，將成為在半導體存儲芯片領(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)，擁有半導體芯片制造及封裝測試生產(chǎn)線。是三星在海外規(guī)模最大的一筆單項投資，園區(qū)總占地面積114萬平方米。公司采用最領(lǐng)先的半導體技術(shù)，生產(chǎn)世界先進水平的3D V-NAND存儲芯片。
企業(yè)行業(yè)地位	三星(中國)半導體有限公司 位于韓國器興的三星電子半導體業(yè)務(wù)部，由三個主要業(yè)務(wù)部門組成：記憶體、系統(tǒng)LSI以及儲存系統(tǒng)。公司在目前廣泛用于手機、臺式機，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。
企業(yè)產(chǎn)品	?位于韓國器興的三星電子半導體業(yè)務(wù)部，由三個主要業(yè)務(wù)部門組成：記憶體、系統(tǒng)LSI以及儲存系統(tǒng)。公司在目前廣泛用于手機、臺式機，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。
企業(yè)經(jīng)營狀況	三星電子在虛擬助理服務(wù)、高級音響產(chǎn)品、半導體材料、半導體設(shè)備、半導體封裝等領(lǐng)域頻繁開展股權(quán)交易，以布局并拓展芯片產(chǎn)業(yè)鏈，同時強化在眾多環(huán)節(jié)的競爭優(yōu)勢。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、智能音箱、智能電視等各類終端產(chǎn)品上，不僅加強了相關(guān)產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢，還帶動了其他芯片產(chǎn)品的制造與銷售。從業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)看，三星電子運營中心數(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、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，創(chuàng)造出了全新的智能手機產(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分市場的領(lǐng)導者。
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，為鞏固自身競爭優(yōu)勢，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。
財務(wù)指標	2022年營業(yè)總收入302.23萬億韓元，營業(yè)利潤為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)基于機器學習的塑料柔性傳感器，用于檢測氣味，旨在簡化設(shè)計、將柔性傳感器成本降至最低，最終用于食品、服裝等消費品的氣味檢測。

塑料芯片將擁有傳感器陣列、定制的機器學習處理器、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，因為這類晶體管要大得多。

復(fù)旦大學材料科學系教授梅永豐課題組提出了將信號檢測和分析功能集成于同一個芯片器件中的全新概念。作為演示，研究團隊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)造了對不同環(huán)境變量進行檢測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)異的可擴展性，還可與當前集成電路先進制造工藝相兼容。

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《科學進展》(ScienceAdvances)上。研究團隊從器件的傳感機理入手，利用柔性薄膜組裝集成芯片傳感器，實現(xiàn)了多種環(huán)境參數(shù)探測功能的集成。

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)等方面的光學性質(zhì)變化，但一般需要光譜設(shè)備或比色卡才能進行比對。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)域的光信號吸收，可以更容易獲得高靈敏的傳感特性。利用這一點，研究團隊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，因此可以在同一個芯片上實現(xiàn)對多種不同信號的同時檢測。

研究團隊開發(fā)了將智能材料與光電傳感結(jié)合的新穎傳感機制，并將傳感模塊與后續(xù)信號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)，在后摩爾時代中將有巨大的應(yīng)用潛力。論文主要由李恭謹博士、博士研究生馬喆和尤淳瑜合作完成，并獲得韓國延世大學TaeyoonLee教授和中科院微系統(tǒng)所狄增峰研究員的合作支持。該工作得到國家自然科學基金委、上海市科委、復(fù)旦大學和專用集成電路與系統(tǒng)國家重點實驗室等大力支持。

中研研究院《2023-2028年國內(nèi)芯片行業(yè)發(fā)展趨勢及發(fā)展策略研究報告》分析

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