12 новых технологий в электронике, которые изменят наше будущее

По | 01.09.2020

Как следует из названия, появляющиеся технологии — это те, разработка и практическое применение которых практически не реализованы. Они представляют собой прогрессивные разработки в различных областях, от робототехники и искусственного интеллекта до когнитивных наук и нанотехнологий.

Отрасль электроники, в частности, играет решающую роль в обработке сигналов, обработке информации и телекоммуникациях. Он касается электрических цепей, которые включают такие компоненты, как датчики, диоды, транзисторы и интегральные схемы. Простым языком он охватывает сложные электронные приборы и системы, такие как современные ноутбуки и смартфоны.

Первый тип транзистора был изобретен в 1947 году. С тех пор мы прошли большой путь. Один только смартфон, который вы используете сегодня, содержит более одного миллиарда транзисторов.

Это только начало. Еще предстоит изобрести много революционных устройств. Давайте узнаем, что нас ждет в будущем (в области электроники).

12. Цифровые ароматизаторы.

Aroma shooter представлен на CEATEC 2016

В области обонятельной технологии, которая позволяет устройствам (или электронным носам) ощущать, передавать и принимать мультимедийные средства с поддержкой запахов, такие как аудио, видео и веб-страницы, проводится множество исследований.

Первая система выделения запаха под названием Smell-O-Vision была изобретена в конце 1950-х годов. Он был способен издавать запах во время показа фильма, чтобы улучшить впечатления зрителей.

С тех пор подобные устройства были созданы во многих исследовательских центрах. Одним из них был iSmell, разработанный в 1999 году. Он состоял из картриджа на 128 запахов, из которого можно было производить различные смешанные запахи. Однако из-за определенных ограничений продукт так и не был запущен в продажу.

На CEATEC 2016 компания представила носимое ароматизирующее устройство, которым можно управлять с помощью смартфонов и ПК. Ему все еще предстоит преодолеть множество препятствий, включая время и распространение запахов, а также риски для здоровья, связанные с синтетическими запахами.

11. Отбойник из термостойкой меди

Электрические и тепловые удары интегрированы на одной подложке

Тепловой медный столбик представляет собой термоэлектрическое устройство микро-размера, используемое для упаковки электроники и оптоэлектроники, такой как лазерные диоды, полупроводниковые оптические усилители, ЦП и ГП.

Компания Nextreme Thermal Solutions разработала эту технологию для интеграции функций активного управления температурой на уровне микросхемы. Этот метод сейчас используется техническими гигантами, включая Intel и Amkor, для подключения микропроцессоров и других передовых микросхем к различным поверхностям.

Когда ток проходит через печатную плату, тепловой удар отводит тепло и передает его другому выступу. Этот процесс известен как эффект Пельтье, и именно так тепловой удар помогает уменьшить тепло от электронных схем.

Он действует как твердотельный тепловой насос и добавляет функции терморегулирования на поверхности чипа. Современные тепловые удары имеют высоту около 20 мкм и ширину (диаметр) 238 мкм. Технология следующего поколения снизит высоту тепловых ударов до 10 мкм.

10. Дисульфид молибдена

Дисульфид молибдена (MoS2)

Дисульфид молибдена — это неорганическое соединение, которое широко используется в электронике в качестве сухой смазки из-за его низкого трения и прочности. Как и кремний, это диамагнитный полупроводник с непрямой запрещенной зоной с шириной запрещенной зоны 1,23 эВ.

Дисульфид молибдена — это обычная сухая смазка с размером частиц в диапазоне 1-100 микрометров. Его часто используют при производстве эффективных транзисторов, фотоприемников, двухтактных двигателей и универсальных шарниров.

В 2017 году двумерный дисульфид молибдена был использован для создания 1-битного микропроцессора, содержащего 115 транзисторов. Он также использовался для создания 3-терминальных мемтранзисторов. В ближайшие годы это соединение может стать основой всех видов электронных устройств.

9. Электронный текстиль

Электронный текстиль (или умная одежда) — это ткань, в которую встроены цифровые компоненты и электроника, которые обеспечивают дополнительную ценность для владельца. Есть много других приложений, которые полагаются на интеграцию электроники в ткани, например, технологии дизайна интерьера.

Этот тип технологии считается революционным, потому что он может выполнять несколько вещей, которые не могут сделать обычные ткани, в том числе проводить энергию, общаться, трансформироваться и расти.

В будущем могут быть разработаны приложения для умной одежды для наблюдения за здоровьем, слежения за солдатами и наблюдения за пилотом. Персональный и портативный физиологический мониторинг, связь, отопление и освещение могут извлечь выгоду из этой технологии.

8. Спинтроника

Спинтроника (или спиновая электроника) относится к собственному спину электрона и связанному с ним магнитному моменту в физике твердого тела. Она сильно отличается от обычной электроники: наряду с зарядовым состоянием используются спины электронов для увеличения степени свободы.

Системы Spintronic можно использовать для эффективного хранения и передачи данных. Эти устройства представляют особый интерес в области нейроморфных вычислений и квантовых вычислений.

Эта технология также используется в области медицины (для выявления рака) и открывает большие перспективы для цифровой электроники.

7. Наноэлектромеханическая система.

Электронная микрофотография наноэлектромеханической системы, изготовленной из монокристаллического кремния | Предоставлено: HG Craighead.

Наноэлектромеханическая система объединяет элементы электроники наноразмеров с механическими механизмами для формирования физических и химических датчиков. Они представляют собой логический следующий шаг миниатюризации так называемых микроэлектромеханических систем.

Они обладают невероятными свойствами, которые открывают путь к различным применениям, от сверхвысокочастотных резонаторов до химических и биологических датчиков. Ниже приведены несколько важных атрибутов наноэлектромеханических систем.

  • Основные частоты в микроволновом диапазоне
  • Активная масса в диапазоне фемтограмм
  • Массовая чувствительность до уровней аттограмм и субатограмм
  • Чувствительность к силе на уровне аттоньютона
  • Потребляемая мощность порядка 10 Вт.
  • Чрезвычайно высокий уровень интеграции, достигающий одного триллиона элементов на квадратный сантиметр.

6. Молекулярная электроника

Иллюстрация одномолекулярного устройства

Как следует из названия, молекулярная электроника использует молекулы в качестве основного строительного блока для электронных схем. Это междисциплинарная область, охватывающая материаловедение, химию и физику.

Эта технология позволит разрабатывать электронные схемы гораздо меньшего размера (в наномасштабе), что в настоящее время возможно с использованием традиционных полупроводников, таких как кремний. В таких устройствах движение электрона регулируется квантовой механикой.

Хотя полные схемы, состоящие исключительно из элементов молекулярного размера, очень далеки от реализации, растущий спрос на большую вычислительную мощность и ограничения сегодняшних литографических технологий делают переход неизбежным.

В настоящее время ученые работают над молекулами с интересными характеристиками, чтобы добиться воспроизводимых и надежных контактов между молекулярными сегментами и основной массой электродов.

5. Электронный нос

Электронный нос определяет определенные компоненты запаха и анализирует его химический состав. Он содержит механизм химического обнаружения, в том числе набор электронных датчиков и инструменты искусственного интеллекта для распознавания образов.

Такие устройства существуют уже более двух десятилетий, но обычно были дорогими и громоздкими. Исследователи пытаются сделать эти устройства менее дорогими, компактными и более чувствительными.

Электронные носовые приборы используются исследовательскими центрами, производственными отделами и лабораториями контроля качества для различных целей, таких как обнаружение загрязнения, порчи и фальсификации. Они также используются для медицинской диагностики и обнаружения утечек газа и загрязняющих веществ для защиты окружающей среды.

Читайте: Самая мощная биосенсорная система, построенная на основе оксида меди и графена

4. 3D-биометрия

Использование биометрической информации увеличивается с каждым годом, особенно в областях, связанных с банковским делом, судебной экспертизой и общественной безопасностью. В большинстве случаев биометрическое распознавание использует двухмерные изображения.

Однако за последние несколько лет было разработано несколько продвинутых биометрических методов. Сюда входят методы 3D-отпечатка пальца, 3D-отпечатка ладони, 3D-уха и 3D-распознавания лиц.

Будь то в целях взаимодействия человека с компьютером или повышения безопасности, надежная биометрия будет широко применяться.

3. Электронная кожа и язык

Электронный язык для дегустации вин | Предоставлено: Кенни МакМахон / Университет штата Вашингтон.

Эластичные, гибкие и самовосстанавливающиеся материалы, которые могут имитировать черты кожи животного или человека, называются электронной кожей. Существует широкий спектр материалов, которые реагируют на изменения давления и тепла и могут измерять информацию посредством физического взаимодействия.

Эти материалы могут открыть новые двери для полезных приложений, таких как протезирование, мягкая робототехника, мониторинг здоровья и искусственный интеллект. Будущие конструкции новых электронных оболочек будут включать материалы с высокой механической прочностью, лучшей чувствительностью, пригодностью для вторичной переработки и самовосстановлением.

С другой стороны, электронный язык измеряет и сравнивает вкусы. Он содержит несколько датчиков; У каждого свой спектр реакций, способных обнаруживать органические и неорганические соединения.

Электронные языки находят применение в различных областях, от пищевой промышленности до фармацевтической промышленности. Он также используется для тестирования целевых продуктов и мониторинга параметров окружающей среды.

Читайте: 14 неизвестных применений нанотехнологий | Преимущества и приложения

2. Мемристор

Концепция мемристоров была введена американским инженером-электриком Леоном Чуа в 1971 году. Он сделал вывод о возможности создания дополнительного элемента нелинейной схемы, связывающего магнитный поток и заряд.

Каждая электронная схема состоит из пассивных компонентов, таких как катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы. Есть четвертый компонент, называемый мемристором — это полупроводники, используемые для создания маломощных запоминающих устройств.

Мемристор регулирует протекание тока в цепи, запоминая количество заряда, которое ранее прошло через него. Мемристоры — это энергонезависимые компоненты, которые имеют очень большую емкость, а также скорость.

Патенты мемристоров включают приложения в области обработки сигналов, интерфейсов мозг-компьютер, реконфигурируемых вычислений, программируемой логики и нейронных сетей. В будущем эти устройства могут быть применены для выполнения цифровой логики с применением вместо нее логического элемента NAND.

1. Гибкий дисплей

Royole: сверхтонкий гибкий дисплей | Кредит изображения: Пол Соерс / VentureBeat

Многие производители бытовой электроники проявляют интерес к гибким дисплеям: они работают над применением этой технологии в смартфонах и планшетах.

OLED на гибкой подложке (металлической, пластиковой или стеклянной) являются одними из самых многообещающих электронных визуальных дисплеев, которые можно гнуть. Металлические и стеклянные панели, используемые в гибких органических светодиодах, очень тонкие, легкие, прочные и практически небьющиеся.

На выставке CES 2018 компания LG представила прототип 65-дюймового 4K OLED-дисплея, который можно сворачивать. Телевизор разворачивается одним нажатием кнопки, а затем убирается из поля зрения, когда в нем нет необходимости.

В сентябре 2019 года Samsung выпустила новый складной смартфон, который можно использовать как планшет, так и смартфон.

Читайте: 9 законов технологий, изменивших мир

Складные устройства текущего поколения имеют много недостатков и слишком дороги. Большинство из них являются доказательством наличия концептуальных устройств для первых пользователей, а не устройства, подходящие для массового рынка. Однако очевидно, что гибкие дисплеи превращаются во что-то совсем другое, что может привести к поразительным изменениям в технологической индустрии.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *