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  • 5G手機(jī)有沒(méi)有更省電？

    5G時(shí)代的到來(lái)，由于5G采用的現(xiàn)今手機(jī)不支持的新技術(shù)、新頻率，因此想要體驗(yàn)5G網(wǎng)絡(luò)的用戶(hù)必須要更換5G手機(jī)，2019年上半年開(kāi)展商用基站建設(shè)，下半年生產(chǎn)出第一批5G手機(jī)，5G手機(jī)成為各大手機(jī)廠(chǎng)商爭(zhēng)搶的新賽道。 從售價(jià)方面來(lái)看，大部分5G手機(jī)售價(jià)都在3000元以上，只有要發(fā)布的RedmiK30 售價(jià)1999元，算是最低價(jià)的5G手機(jī)了，只是不支持n1/n3/n77/n99頻段，到有些地方5G頻段就會(huì)受到限制，是為可惜。那么，5G手機(jī)發(fā)展這樣迅速，是不是就沒(méi)什么毛病了? 當(dāng)然不是，5G手機(jī)不管配置多么高，比起4G手機(jī)來(lái)說(shuō)，還是很費(fèi)電的。在5G網(wǎng)絡(luò)下，5G手機(jī)需要處理的任務(wù)更多，比如說(shuō)網(wǎng)速更快的情況下，手機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力以及數(shù)據(jù)處理量都會(huì)得到相應(yīng)提升。完成更多的任務(wù)量，則需要更大的帶寬，這是導(dǎo)致5G手機(jī)更費(fèi)電的原因之一。 通信門(mén)戶(hù)飛象網(wǎng)CEO項(xiàng)立剛說(shuō)：“想要5G手機(jī)擁有更快的網(wǎng)速和更高的頻譜利用率，犧牲手機(jī)耗電量是必然的?！睘榇?，5G終端設(shè)備采用Massive MIMO(大規(guī)模多入多出)天線(xiàn)技術(shù)，需要在手機(jī)里內(nèi)置至少8根天線(xiàn)，而每根天線(xiàn)都有自己的功率放大器，這樣一來(lái)就會(huì)耗電量大增。即便如此，在5G信號(hào)不好的地方，手機(jī)自動(dòng)搜索5G信號(hào)，也會(huì)造成耗電量激增的情況。 另外，外掛5G基帶的芯片集成方式也會(huì)造成手機(jī)功耗的增大，特別是7nm的驍龍855外掛28nm的X50或者8nm的Exynos 9820外掛10nm的Exynos 5100，這種工藝上的差別也會(huì)帶來(lái)更高的功耗。 到現(xiàn)在為止，市面上5G手機(jī)的最大電池容量是4500毫安，顯然還是不夠用。對(duì)于5G手機(jī)，減少5G手機(jī)耗電的現(xiàn)象，在技術(shù)上有所突破，也是需要考慮的技術(shù)問(wèn)題。

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  • 用過(guò)哪些公司的RS-485/RS-422芯片？

    你用過(guò)的RS-485/RS-422芯片，你都知道有哪些公司嗎? 一、Maxim/美信 Maxim公司成立于1983年，總部在美國(guó)加州。其產(chǎn)品主要應(yīng)用于微處理器類(lèi)電子產(chǎn)品，主要產(chǎn)品包括微處理機(jī)監(jiān)控電路、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、基準(zhǔn)電源、RS-232接口電路、放大等。 RS-485/RS-422收發(fā)器芯片最著名的莫過(guò)于MAX485，相信很多人都用過(guò)它，MAX485是市面上最為常見(jiàn)的RS422芯片，另外還有MAX481、MAX483、MAX487–MAX491以及MAX1487，這些都是用于RS-485和RS-422通信的低功耗收發(fā)器。 二、TI(德州儀器) TI公司就不用介紹了，它是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司，德州儀器(TI)設(shè)計(jì)和制造模擬、數(shù)字信號(hào)處理和DLP芯片技術(shù)，幫助客戶(hù)開(kāi)發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。TI的RS-485/RS-422收發(fā)器比較出名的有：SN75176、SN75276、SN75LBC184、SN75179、SN75180等，在使用應(yīng)用上也是比較多。特別值得一提的是SN75LBC184，它不但能抗雷電的沖擊而且能承受高達(dá)8kV的靜電放電沖擊，是目前市場(chǎng)上不可多得的一款產(chǎn)品。 三、ADI(亞德諾) 亞德諾半導(dǎo)體技術(shù)有限公司主營(yíng)放大器和線(xiàn)性產(chǎn)品、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等，在RS-485/RS-422收發(fā)器它也占有一席之地，這些芯片有：ADM3068ENEW、ADM3064E、ADM3063E、ADM3067E、ADM3062E、LTC2879X、ADM3061E、ADM3066E、ADM3485等。不過(guò)再可穿戴設(shè)備領(lǐng)域，它也是佼佼者。 四、Intersil(英特矽爾) 這也是美國(guó)的一家芯片公司，它專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和制造高性能的模擬半導(dǎo)體，是模擬和混合信號(hào)半導(dǎo)體市場(chǎng)領(lǐng)軍企業(yè)，主營(yíng)產(chǎn)品包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，接口電路，開(kāi)關(guān)/多路復(fù)用器/交叉矩陣，時(shí)鐘和數(shù)字器件，航空航天及軍用器件等。它的RS-485/RS-422收發(fā)器芯片有：ISL3152、ISL81487、ISL3172、ISL83485、ISL3176等。 五、HGSEMI(華冠) 廣東華冠半導(dǎo)體有限公司成立于2011年，是一家專(zhuān)業(yè)從事半導(dǎo)體器件的企業(yè)。目前產(chǎn)品有電源管理，運(yùn)算放大器，音頻放大器，接口與驅(qū)動(dòng)，邏輯器件時(shí)基與時(shí)鐘，數(shù)據(jù)采集，MOSFT以及專(zhuān)用電路，主要應(yīng)用于汽車(chē)電子、醫(yī)療電子，物聯(lián)網(wǎng)，儀器儀表、安防，網(wǎng)絡(luò)通訊、智能交通等領(lǐng)域。RS-485/RS-422收發(fā)器芯片有：HGX485、HGV483、HGV483、HG65LBC184、HGX3485等。 六、其他 除了上面的五家以外，RS-485/RS-422收發(fā)器還有其他的公司，比如：SIT(芯力特)、EXAR(艾科嘉)、ST(意法半導(dǎo)體)、BL(上海貝嶺)、XINLUDA(信路達(dá))等，這些在市場(chǎng)份額不是很大。

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  • 中國(guó)芯片行業(yè)最大痛點(diǎn)：光刻機(jī)！

    芯片的發(fā)明是人類(lèi)進(jìn)入信息化時(shí)代的標(biāo)志，隨著中美貿(mào)易戰(zhàn)的不斷升級(jí)，有關(guān)芯片的問(wèn)題屢屢出現(xiàn)在大眾視野，而半導(dǎo)體芯片的戰(zhàn)略地位也在不斷提升。回顧半個(gè)世紀(jì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷程，經(jīng)歷了兩次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。第一次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移發(fā)生在上世紀(jì)70年代，日本以DRAM為切入點(diǎn)，在美國(guó)技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)了空前性的技術(shù)突破，索尼、松下和東芝等知名企業(yè)開(kāi)始走進(jìn)歷史舞臺(tái)。第二次產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)生在上世紀(jì)80年代之初，同樣是在美國(guó)的扶持下，韓國(guó)、臺(tái)灣憑借他們?cè)缙诖罅康馁Y金投入高素質(zhì)、低成本的人才，成就了如今的三星、臺(tái)積電等巨頭企業(yè)。 我們從以上不難發(fā)現(xiàn)，這兩次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的背后都有著與美國(guó)的博弈，而博弈的同時(shí)也會(huì)催生出一批新的行業(yè)巨頭。從索尼、松下、東芝到三星和臺(tái)積電，毫不夸張地說(shuō)，在即將到來(lái)的第三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中，掌握芯片者就能掌握未來(lái)的財(cái)富之源，同時(shí)擁有國(guó)際上更多的話(huà)語(yǔ)權(quán)。 2010年起，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已逐步向中國(guó)轉(zhuǎn)移;而我國(guó)自2014年啟動(dòng)芯片行業(yè)的“大基金”項(xiàng)目以來(lái)，也越來(lái)越重視半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，中國(guó)大陸集成電路半導(dǎo)體行業(yè)正在逐步崛起;同時(shí)受到老美對(duì)我國(guó)芯片制裁的影響，未來(lái)兩年將是中國(guó)半導(dǎo)體芯片發(fā)展的黃金期。 近期美國(guó)不斷升級(jí)對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)的封鎖力度，國(guó)內(nèi)一批企業(yè)被列入了所謂的實(shí)體名單。中芯國(guó)際向ASML訂購(gòu)的EUV光刻機(jī)本應(yīng)在2019年上半年交付使用，卻一直被美國(guó)干擾，至今尚未得到荷蘭政府的許可。近日華為又遭受美國(guó)對(duì)芯片供應(yīng)鏈的重度打壓，可以說(shuō)未來(lái)兩年，是國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體芯片生死存亡的關(guān)頭;有兩種可能，或置之死地而后生，或在各種制裁下一蹶不振，中國(guó)高端科技產(chǎn)品也將備受牽制，后果堪憂(yōu)。 我們知道，光刻機(jī)是芯片制造過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)之一，占了總成本的三分之一，也是我們當(dāng)下最需要克服的尖端技術(shù)。光刻機(jī)被稱(chēng)為工業(yè)的真正命脈，而荷蘭阿斯麥的EUV光刻機(jī)則是命脈的真正主宰。 要想深入了解光刻機(jī)，必須要了解一下芯片制造的全過(guò)程。從外界各渠道獲取的信息，我們知道芯片制造是一個(gè)極為復(fù)雜的過(guò)程，涉及到多個(gè)學(xué)科的最尖端知識(shí)技術(shù)。 第一，首先是芯片設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)公司如高通、博通、英偉達(dá)、海思，聯(lián)發(fā)科等IC設(shè)計(jì)公司。他們會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)電路圖設(shè)計(jì)，然后送到芯片加工制造公司。其中的流程為：規(guī)格制定→硬件描述→模擬→合成→電路模擬→布局繞線(xiàn)→光罩制作，整個(gè)過(guò)程要進(jìn)行不斷的修正，反復(fù)的調(diào)試測(cè)試。在2019年，海思終于超過(guò)了英偉達(dá)，成為了世界上第三大IC設(shè)計(jì)公司。然而海思只是一家芯片設(shè)計(jì)公司，并不涉及芯片的加工制造環(huán)節(jié)。 第二，晶圓制造，芯片設(shè)計(jì)公司將會(huì)把制成的光罩送到諸如臺(tái)積電、三星及中芯國(guó)際等晶圓片制造公司，也就是大家口中的“芯片代工廠(chǎng)”。晶圓片廠(chǎng)通過(guò)光罩將電路圖轉(zhuǎn)移到晶圓上，大概的流程為：洗凈→成膜→涂布→曝光→顯影→蝕刻→剝離;在這個(gè)環(huán)節(jié)更具體的流程極為復(fù)雜，暫不做贅述。 第三，封測(cè)，封裝檢測(cè)，芯片制作完成，交付使用。大概流程為：背面減薄→晶圓切割→貼片→芯片互聯(lián)→成型→電鍍→切筋成型→出廠(chǎng)測(cè)試。而后再交付設(shè)備廠(chǎng)商，如蘋(píng)果，小米，華為，vivo等廠(chǎng)商以實(shí)現(xiàn)芯片的最終價(jià)值。 目前我們芯片制造過(guò)程中存在最大兩大欠缺，一是光刻機(jī)，二是材料。芯片材料目前主要由日本掌控，而作為半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)環(huán)節(jié)最昂貴最復(fù)雜的核心設(shè)備——光刻機(jī)也只有日本和荷蘭兩國(guó)掌控。光刻機(jī)設(shè)備光源包括i線(xiàn)、KrF、ArF以及EUV，EUV之外的這兩種光刻機(jī)是目前使用最廣泛的一代光刻機(jī)。 前段時(shí)間中芯國(guó)際向阿斯麥購(gòu)買(mǎi)的DUV光刻機(jī)，就是一臺(tái)ArF光源設(shè)備的光刻機(jī)。并且有消息表明年底中芯國(guó)際將實(shí)現(xiàn)7nm芯片的小規(guī)模量產(chǎn)，這與臺(tái)積電生產(chǎn)的第一代7nm光刻機(jī)已經(jīng)很接近。但是DUV生產(chǎn)7nm芯片已實(shí)屬不易，最高極限是5nm;并且據(jù)說(shuō)三星臺(tái)積電已經(jīng)在研發(fā)3nm甚至更高工藝的光刻機(jī);所以若中芯國(guó)際向阿斯麥訂購(gòu)的EUV光刻機(jī)如果遲遲無(wú)法交付使用，在中芯國(guó)際能量產(chǎn)7nm芯片的前提下，我們的窗口期也只有三年，最多五年時(shí)間。中芯國(guó)際7nm芯片能否順利量產(chǎn)，直接影響到未來(lái)幾年我們的手機(jī)廠(chǎng)商等設(shè)備廠(chǎng)商能否順利發(fā)展。 上世紀(jì)80年代的光刻機(jī)技術(shù)，其實(shí)主要由美國(guó)掌控。而后來(lái)日本尼康靠著極大的資金投入終于有了很大的突破，直到2000年時(shí)候，尼康甚至達(dá)到了市場(chǎng)份額的百分之五十，這讓一度日本看到了新的希望。然而，日本的崛起讓老美無(wú)法容忍，在更早些的時(shí)候就開(kāi)始打壓并更換扶持對(duì)象，而本身不太長(zhǎng)于技術(shù)阿斯麥公司在合適的時(shí)機(jī)下成功拉攏到當(dāng)時(shí)的世界頂級(jí)的微影專(zhuān)家林本堅(jiān)并委以重任，而后在04年又同臺(tái)積電合作，共同研發(fā)出世界上第一臺(tái)浸潤(rùn)式微影機(jī)，自此，阿斯麥開(kāi)始全面碾壓尼康，真正走上歷史舞臺(tái)。 長(zhǎng)于溝通協(xié)調(diào)的阿斯麥，在多年來(lái)和多個(gè)多家多個(gè)勢(shì)力集團(tuán)的斡旋下，股權(quán)分配也是極為復(fù)雜，這也決定了阿斯麥光刻機(jī)的生產(chǎn)與出口已不僅僅是簡(jiǎn)單的商業(yè)利益問(wèn)題;不過(guò)多方的利益捆綁也決定了其有著飛速發(fā)展的最大可能，這也讓阿斯麥漸漸奠定了光刻機(jī)的霸主地位。 如果我們能夠順利買(mǎi)到阿斯麥的EUV光刻機(jī)，至少能夠保證我們十年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。然而最近，隨著老美對(duì)我們制裁的頻頻升級(jí)，估計(jì)短時(shí)間內(nèi)我們拿到這臺(tái)EUV的可能性是越來(lái)越小，這無(wú)疑對(duì)中國(guó)企業(yè)尤其是華為手機(jī)業(yè)務(wù)的發(fā)展有著極為不利的影響。 不過(guò)，中國(guó)向來(lái)有著愈挫愈勇的優(yōu)秀傳統(tǒng)，越是打壓，越是有利于我們自主科技的發(fā)展!我國(guó)龐大的半導(dǎo)體芯片設(shè)備需求的市場(chǎng)，也決定了中國(guó)將是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的最大重心。

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  • 華為芯片

    受中美貿(mào)易摩擦、孟晚舟事件、美國(guó)實(shí)體清單、封殺禁令升級(jí)等一系列事件的影響，華為在普羅大眾眼中的形象已經(jīng)從一個(gè)低調(diào)的手機(jī)生產(chǎn)商，演變成了一家在人們并不關(guān)注的高科技領(lǐng)域擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，甚至可以代表中國(guó)企業(yè)與美帝資本主義對(duì)抗的民族企業(yè)。 一、基本現(xiàn)狀 中國(guó)是全球最大和貿(mào)易最活躍的半導(dǎo)體市場(chǎng)，需求占全球市場(chǎng)的35%左右，相當(dāng)于美國(guó)、歐盟及日本的總和，其中一部分原因是因?yàn)橹袊?guó)是世界工廠(chǎng)，承接了全世界電子產(chǎn)品的加工制造，每年需要大量進(jìn)口芯片，且芯片已經(jīng)連續(xù)多年超過(guò)原油成為我國(guó)進(jìn)口的第一大品類(lèi)。但由于目前高端芯片主要被歐美日韓等少數(shù)超級(jí)大企業(yè)壟斷，尤其是美國(guó)，芯片研發(fā)能力非常強(qiáng)大，而國(guó)產(chǎn)芯片設(shè)計(jì)的主流產(chǎn)品基本處于中低端，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)對(duì)高端進(jìn)口芯片高度依賴(lài)。 可能有人會(huì)疑惑，華為不是擁有海思芯片嗎?不是擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)可以和美帝叫板嗎?那就都用華為的芯片呀!只能說(shuō)這個(gè)想法很天真。全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是一個(gè)異常復(fù)雜又相互交織的生態(tài)系統(tǒng)，從材料、設(shè)備、設(shè)計(jì)、制造、封裝到測(cè)試，幾乎每一個(gè)環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)鏈條都會(huì)牽扯到無(wú)數(shù)個(gè)來(lái)自不同國(guó)家的企業(yè)，而且它也是一個(gè)準(zhǔn)入門(mén)檻很高的產(chǎn)業(yè)，想單單依靠一家企業(yè)就撐起整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)是絕無(wú)可能的，就算是我們熟知的芯片大佬們，如高通、博通、英偉達(dá)、英飛凌等也一樣。 往小了說(shuō)，如今的芯片又是一個(gè)高度垂直分工的產(chǎn)業(yè)，從設(shè)計(jì)到封裝測(cè)試，每一個(gè)環(huán)節(jié)都有相關(guān)領(lǐng)域的公司負(fù)責(zé)。在全世界范圍內(nèi)，目前只有英特爾能獨(dú)立完成芯片全流程的設(shè)計(jì)制造(三星在設(shè)計(jì)上短板明顯)，華為海思顯然不具備這一能力。 嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，華為海思和高通、AMD等巨頭一樣只是一家負(fù)責(zé)芯片設(shè)計(jì)的公司(當(dāng)然這也很厲害)。它完成芯片設(shè)計(jì)之后，要交給臺(tái)積電進(jìn)行生產(chǎn)制造，通常這類(lèi)企業(yè)在行業(yè)內(nèi)就被稱(chēng)為Fabless(無(wú)工廠(chǎng))，英特爾這種可以做一條龍打包服務(wù)的被稱(chēng)為IDM(Integrated Design and Manufacture)公司，臺(tái)積電這種只做代工，不做設(shè)計(jì)的便被稱(chēng)為Foundry(代工廠(chǎng))。不過(guò)這種代工廠(chǎng)和人們印象中的低端加工廠(chǎng)有很大區(qū)別。臺(tái)積電工廠(chǎng)里的精密設(shè)備、半導(dǎo)體工藝以及人才是其他企業(yè)完全無(wú)法比擬的，所以直到現(xiàn)在它依舊是這一領(lǐng)域的老大。 二、西方勢(shì)力的掣肘 說(shuō)回華為，即使只從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，華為海思也并未完全自主，因?yàn)樗?gòu)買(mǎi)了ARM的設(shè)計(jì)授權(quán)。ARM公司(2016年被日本軟銀以234億英鎊的價(jià)格收購(gòu))是一家半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)提供商，通過(guò)出售芯片技術(shù)授權(quán)，收取一次性授權(quán)費(fèi)用和版稅提成。全球大多數(shù)芯片企業(yè)都是通過(guò)購(gòu)買(mǎi)ARM的授權(quán)后再進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 為什么不拋開(kāi)ARM?一是沒(méi)有這個(gè)實(shí)力(資金+技術(shù))，二是即使這樣做也沒(méi)有多少商業(yè)價(jià)值。畢竟現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)很多軟件都是基于A(yíng)RM指令集成的，已經(jīng)形成了生態(tài)，如果脫離這個(gè)生態(tài)制造出獨(dú)有芯片卻不能用，有什么意義? 再就是與芯片設(shè)計(jì)密切相關(guān)的EDA技術(shù)，華為海思也受到美國(guó)的掣肘。何為EDA?EDA即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronics Design Automation)，是由CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))、CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)、CAT(計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試)和CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)發(fā)展而來(lái)。通過(guò)EDA，工程師能將芯片的電路設(shè)計(jì)、性能分析和IC版圖的整個(gè)過(guò)程，通過(guò)EAD技術(shù)自動(dòng)完成。在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是當(dāng)前納米級(jí)晶圓(wafer)設(shè)計(jì)(超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì))，EDA設(shè)計(jì)工具必不可少。 但在2019年6月，占據(jù)了全球90%以上市場(chǎng)的三大EDA軟件公司Synopsys、Cadence和Mentor宣布停止與華為合作。這無(wú)疑進(jìn)一步加劇了華為面臨的壓力。華為輪值董事徐直軍也坦言：“這些公司都不能和我們合作了，但天下也不是只有他們，歷史上，即使沒(méi)有工具，也可以生產(chǎn)出芯片，當(dāng)然對(duì)我們有挑戰(zhàn)，效率不會(huì)那么高了，也不會(huì)那么輕松了?！? 確實(shí)，這番豪言壯語(yǔ)很鼓舞人心，但實(shí)際情況令人心酸，有分析稱(chēng)，中國(guó)本土EDA企業(yè)和國(guó)外EDA三大巨頭存在的技術(shù)差距在20年以上。 也就不難理解，為什么從去年開(kāi)始就經(jīng)常有消息報(bào)道稱(chēng)，海思正在推進(jìn)與意法半導(dǎo)體(STM.N)合作設(shè)計(jì)芯片了。繞道STM聯(lián)合設(shè)計(jì)，華為就可以用他們的EDA工具，比如由STM應(yīng)用EDA芯片設(shè)計(jì)工具做前期線(xiàn)路設(shè)計(jì)，后期由海思接手，再通過(guò)代工廠(chǎng)完成。 再加上意法半導(dǎo)體也是領(lǐng)先的汽車(chē)芯片供應(yīng)商，與特斯拉和寶馬的領(lǐng)先汽車(chē)半導(dǎo)體供應(yīng)商合作，有利于華為躍升為自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的頂級(jí)參與者。 三、華為的動(dòng)作 這樣看華為海思似乎并沒(méi)有多么厲害，總有種處處受制于人的感覺(jué)?是，也不是。在這世上即便是美國(guó)也沒(méi)有方方面面都拔尖的企業(yè)，都是有所長(zhǎng)有所短，如果只從一個(gè)點(diǎn)來(lái)對(duì)比形容一家企業(yè)是非常片面和不準(zhǔn)確的，不過(guò)銷(xiāo)量數(shù)據(jù)倒是一項(xiàng)極具說(shuō)服力的客觀(guān)指標(biāo)。根據(jù)IC Insights的最新報(bào)告顯示，華為旗下海思半導(dǎo)體成為首家進(jìn)入全球銷(xiāo)售額前十的中國(guó)大陸半導(dǎo)體供應(yīng)商，今年第一季度，海思的銷(xiāo)售額同比增長(zhǎng)了54%，達(dá)到約26.7億美元。 如何準(zhǔn)確地描述華為的地位，可能正如虎嗅文章里所寫(xiě)的【“在我眼里，中國(guó)大陸就一家高科技公司，就是華為。因?yàn)樗麄冏龀隽酥袊?guó)在歷史上從來(lái)無(wú)法與歐美及日本抗衡的東西?！币晃恍酒瑥臉I(yè)者直言不諱表達(dá)了對(duì)華為的尊敬。他指出，華為成功在由數(shù)十年被被國(guó)外嚴(yán)防死守的芯片設(shè)計(jì)防線(xiàn)上，戳了一個(gè)小窟窿。】 也正是因?yàn)檫@個(gè)窟窿的出現(xiàn)，西方國(guó)家和華為都不得不做出調(diào)整與改變。成立哈勃投資公司便是華為應(yīng)對(duì)未來(lái)變數(shù)甚至是變革而走的重要一步棋。公開(kāi)資料顯示，華為旗下哈勃科技投資有限公司，成立于2019年4月，由華為投資控股有限公司100%控股，其經(jīng)營(yíng)范就有一項(xiàng)：創(chuàng)業(yè)投資業(yè)務(wù)。 據(jù)天眼查顯示，哈勃目前共投資了8家公司，分別是思瑞浦、山東天岳、杰華特微電子、深思考、裕太車(chē)通、鯤游光電、好達(dá)電子、慶虹電子、新港海岸。其中大部分公司都與芯片相關(guān)，也均為IC業(yè)界較為知名的新貴，主打產(chǎn)品都以自主研發(fā)高新技術(shù)為主。由此可見(jiàn)華為想重構(gòu)供應(yīng)鏈的意圖已經(jīng)越來(lái)越明顯了。 當(dāng)然除了外部投資，內(nèi)部自研的腳步也從未停止。目前，海思已經(jīng)推出了多類(lèi)芯片產(chǎn)品，覆蓋了手機(jī)SoC、基帶芯片、基站芯片、AI芯片、服務(wù)器芯片、視頻監(jiān)控芯片、NB-IoT芯片等眾多產(chǎn)品線(xiàn)。特別是在視頻監(jiān)控和高端路由器芯片上，海思極具競(jìng)爭(zhēng)力。華為2013年11月曾經(jīng)發(fā)布過(guò)一款400G骨干路由器產(chǎn)品(NE5000E-X16A)，采用的是海思芯片SD58XX，比思科同類(lèi)型產(chǎn)品都要早推出一年。 四、資金的博弈 在國(guó)家層面，中國(guó)政府也在不斷加大對(duì)國(guó)產(chǎn)集成電路產(chǎn)業(yè)的投入。早在2014年，中國(guó)政府就成立了總規(guī)模為1380億人民幣的中國(guó)集成電路投資基金(俗稱(chēng)“大基金”)，并提出到2020年芯片自給率要達(dá)到40%、2025年達(dá)到70%的具體目標(biāo)。之后大基金也進(jìn)行了融資，據(jù)悉在頭兩輪融資中，大基金已籌集了510億美元(約3599億元)。但即便如此，從目前的進(jìn)展看，2020年的目標(biāo)依舊無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 特別是與美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)所投入的研發(fā)費(fèi)用相比，中國(guó)依舊差距明顯。在2019年全球研發(fā)支出前十大半導(dǎo)體公司排名中，美國(guó)占據(jù)了5個(gè)席位，其中英特爾的研發(fā)支出達(dá)到134億美元，占前十大半導(dǎo)體公司研發(fā)支出總和的32%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界上任何其他公司。緊隨其后的依次是高通54億美元，博通47億美元，英偉達(dá)28億美元，美光24億美元。 而且相比于以上幾家公司“專(zhuān)款專(zhuān)用”的投入，中國(guó)政府的大基金投資并非全部側(cè)重于技術(shù)研發(fā)，而是以增加產(chǎn)能和獲取現(xiàn)有技術(shù)為重點(diǎn)，實(shí)際上，到目前為止已經(jīng)有很多資金被用于了擴(kuò)大晶圓廠(chǎng)的產(chǎn)能(例如，中芯國(guó)際、中芯南方、華虹宏力、華力、長(zhǎng)江存儲(chǔ))。 確實(shí)，在當(dāng)前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的這一節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)大產(chǎn)能提升容量有助于增加銷(xiāo)售額，從而實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)的良性循環(huán)，才有可能積累更多潛在的研發(fā)費(fèi)用，但問(wèn)題是，本來(lái)我們的技術(shù)就已經(jīng)落后于人了，如果在別人還在不斷增加研發(fā)費(fèi)用的時(shí)候，中國(guó)不投入更多資金，怎么實(shí)現(xiàn)技術(shù)追趕?

    半導(dǎo)體 華為 芯片

  • 三星如何推動(dòng)圖像傳感器的發(fā)展？

    圖像傳感器，能感受光學(xué)圖像信息并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。它是組成數(shù)字?jǐn)z像頭的重要組成部分。三星的該項(xiàng)圖像傳感器技術(shù)可以通過(guò)使用移動(dòng)平均對(duì)從像素輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行合并，提高圖像數(shù)據(jù)的分辨率。 如今在智能手機(jī)和照相機(jī)中，像素合并規(guī)則正在悄然改變?cè)械臄z像規(guī)則，它不僅減小了存取圖片時(shí)所占的內(nèi)存大小，而且還有助于提高像素的捕獲能力，進(jìn)而推進(jìn)更高像素處理系統(tǒng)的發(fā)展。 集微網(wǎng)消息，今年5月三星推出了高達(dá)5000萬(wàn)像素的圖像傳感器 ISOCELL GN1，其采用像素合并技術(shù)，將多個(gè)像素合并為一個(gè)以提高像素捕獲和處理更多光的能力。 圖像傳感器是將照片圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。因此，圖像傳感器廣泛地用于諸如數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等的便攜式電子設(shè)備中。通常，圖像傳感器可以分類(lèi)為電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器。與CCD圖像傳感器相比，CMOS圖像傳感器具有如低制造成本、低功耗、易于與外圍電路集成等優(yōu)點(diǎn)。 但如何實(shí)現(xiàn)極致的像素大小，如何捕獲更多的像素，卻成了CMOS 圖像傳感器的一大難題，為此三星申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“圖像信號(hào)處理器、圖像處理系統(tǒng)和對(duì)像素進(jìn)行合并的方法”的發(fā)明專(zhuān)利(申請(qǐng)?zhí)枺?01810775028.0)，申請(qǐng)人為三星電子株式會(huì)社。 圖1 圖像處理系統(tǒng)框圖 上圖1是此專(zhuān)利提出的一種圖像處理系統(tǒng)的框圖。從圖中可以看到，圖像處理系統(tǒng)10包括光學(xué)透鏡103、CMOS圖像傳感器100、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)200和顯示器250以及視差處理模塊300等。 此系統(tǒng)的主要核心就是圖像傳感器100，圖像傳感器100中含有負(fù)責(zé)對(duì)像素合并的合并塊130以及合并控制器155。其中合并塊130可以對(duì)像素陣列110中輸出的像素信號(hào)進(jìn)行合并，而合并控制器155可以通過(guò)控制寄存器塊150來(lái)控制合并塊130。 圖2 合并操作示意圖 圖2是合并操作執(zhí)行時(shí)的示意圖。參照以上兩圖，在合并模式中，合并塊130可以順序地選擇像素陣列110中的多個(gè)合并窗口(BWIN1至BWIN4)，合并窗口中的每一個(gè)包括(2n)*(2m)個(gè)像素(2n和2m分別表示第一方向D1和第二方向D2上的像素個(gè)數(shù))，這樣就使得第二方向D2上的m個(gè)像素被重復(fù)地選擇。而且，在對(duì)圖像數(shù)據(jù)的合并操作完成之后，合并塊130在第一方向D1上仍保持空間分辨率，同時(shí)還能提高圖像數(shù)據(jù)的深度分辨率。 圖3 對(duì)圖像傳感器像素進(jìn)行合并的流程圖 圖3是對(duì)圖像傳感器的像素進(jìn)行合并的流程圖。在對(duì)包括像素陣列110的圖像傳感器100中的像素進(jìn)行合并的方法中，合并塊130可以順序地選擇像素陣列110中的多個(gè)合并窗口，由于合并窗口中所包含的像素個(gè)數(shù)等特性，使得第二方向D2上的m個(gè)像素被重復(fù)地選擇(S410)。 對(duì)于每個(gè)合并窗口BWIN，像素的第一半可以與之前選擇的合并窗口共享，而像素的第二半可以與隨后選擇的合并窗口共享。例如，參考圖2，合并窗口BWIN2可以與合并窗口BWIN1、BWIN3分別共享第一列和第二列像素，。然后合并塊130在每個(gè)合并窗口中選擇具有相同顏色的像素(S420)。 最后，合并塊130通過(guò)對(duì)與所選擇的像素相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)進(jìn)行平均，進(jìn)而生成合并模擬信號(hào) (S430)。 上述就是三星此項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利的介紹，此發(fā)明中的圖像傳感器可以通過(guò)使用移動(dòng)平均對(duì)從像素輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行合并，提高圖像數(shù)據(jù)的分辨率。如今在智能手機(jī)和照相機(jī)中，像素合并規(guī)則正在悄然改變?cè)械臄z像規(guī)則，它不僅減小了存取圖片時(shí)所占的內(nèi)存大小，而且還有助于提高像素的捕獲能力，進(jìn)而推進(jìn)更高像素處理系統(tǒng)的發(fā)展。

    半導(dǎo)體 三星 圖像傳感器 攝像頭

  • 東芝推出MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān)IPD

    MOSFET驅(qū)動(dòng)器是一款高頻高電壓柵極驅(qū)動(dòng)器，可利用一個(gè)同步 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和高達(dá) 100V 的電源電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè) N 溝道 MOSFET。強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力降低了具高柵極電容 MOSFET 中的開(kāi)關(guān)損耗。東芝電子元件及存儲(chǔ)裝置株式會(huì)社(“東芝”)宣布，推出柵驅(qū)動(dòng)器開(kāi)關(guān)智能功率器件“TPD7107F”。該產(chǎn)品可用于控制接線(xiàn)盒和車(chē)身控制模塊等車(chē)載控制單元(ECU)的供電電流的通斷。 TPD7107F產(chǎn)品示意圖 TPD7107F采用東芝的汽車(chē)級(jí)低導(dǎo)通電阻N溝道MOSFET[2]，適用于負(fù)載電流的高側(cè)開(kāi)關(guān)。作為一種電子開(kāi)關(guān)，這種新型IPD能夠避免機(jī)械繼電器的觸頭磨損，有助于縮小車(chē)載ECU的尺寸并降低功耗，同時(shí)還提供免維護(hù)功能。 通過(guò)提供增強(qiáng)功能(自我保護(hù)功能和輸出到微控制器的各種內(nèi)置診斷功能)以支持車(chē)載ECU所需的高可靠性。這款新型IPD能夠監(jiān)控負(fù)載運(yùn)行和與之連接的MOSFET。當(dāng)運(yùn)行發(fā)生異常時(shí)，它能迅速關(guān)斷MOSFET[3]，以減少M(fèi)OSFET上的負(fù)載。 TPD7107F采用了WSON10A[4]封裝，并由于內(nèi)置升壓電路，可減少了電容器等外圍器件的使用。這款新型IPD在待機(jī)狀態(tài)下的耗電量?jī)H為3μA(最大值)。 應(yīng)用： 車(chē)載設(shè)備 ECU(車(chē)身控制模塊、接線(xiàn)盒等) 配電模塊 半導(dǎo)體繼電器 特性： 通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證 能夠根據(jù)負(fù)載電流，與低導(dǎo)通電阻N溝道MOSFET[2]搭配使用 內(nèi)置升壓電路，減少無(wú)源外圍器件的使用 內(nèi)置保護(hù)功能和診斷輸出功能 (電壓異常、過(guò)流、過(guò)熱、電源反接、接地端斷路保護(hù)以及VDD負(fù)載線(xiàn)短路等) 主要規(guī)格：Ta=25℃ [1] 兼容器件示例：TPHR7904PB(40V/150A)、TPH1R104PB(40V/120A) [2] 高速斷態(tài)電流(典型值：237mA) [3] WSON10A：3.0×3.0mm(典型值)

    半導(dǎo)體 東芝 柵極驅(qū)動(dòng)器 智能功率

  • 小米手環(huán)5：全功能NFC版、磁吸充電

    小米手環(huán)是智能手環(huán)，集合了軍用傳感器，30天超長(zhǎng)續(xù)航，記錄每天的運(yùn)動(dòng)及睡眠情況數(shù)據(jù)，手環(huán)綁定身份免密碼解鎖手機(jī)，來(lái)電提醒，免打擾智能震動(dòng)鬧鐘等多種功能。而小米手環(huán)橫空出世之后，整個(gè)手環(huán)市場(chǎng)幾乎就被小米占據(jù)。走在大街上都能經(jīng)?？吹叫∶资汁h(huán)的身影，不知不覺(jué)，小米手環(huán)已經(jīng)第五代了，外觀(guān)設(shè)計(jì)雖沒(méi)太大的變化，但依然是熟悉的圓潤(rùn)風(fēng)格，可拆卸米粒+表帶的設(shè)計(jì)。 小米手環(huán)5還應(yīng)用了PPG生物傳感器，睡眠監(jiān)測(cè)的精度提升了40%，心率監(jiān)測(cè)不規(guī)則運(yùn)動(dòng)精確度提升了50%，然后新增了劃船機(jī)，瑜伽，跳繩，橢圓機(jī)，室內(nèi)騎行等5種運(yùn)動(dòng)模式。睡眠監(jiān)測(cè)也終于實(shí)現(xiàn)了24小時(shí)監(jiān)測(cè)，中午的小憩也會(huì)記錄下來(lái)，對(duì)于喜歡做健身鍛煉的朋友來(lái)說(shuō)應(yīng)該是個(gè)非常友好的升級(jí)。 廣受米粉好評(píng)的全功能NFC當(dāng)然沒(méi)少，除了支付寶離線(xiàn)支付，8月份還OTA更新還支持銀聯(lián)閃付，要是門(mén)禁卡支持自動(dòng)切換或者增加個(gè)切換按鈕可能會(huì)更方便一點(diǎn)。 最讓人欣喜的升級(jí)莫過(guò)于支持磁吸式充電，再也不需要拆卸表帶充電了。日常模式為14天續(xù)航時(shí)間，長(zhǎng)續(xù)航模式為20天續(xù)航時(shí)間，這個(gè)我沒(méi)辦法測(cè)試，畢竟才到手兩三天，但小米手環(huán)一貫的續(xù)航表現(xiàn)怎么樣，用過(guò)的人應(yīng)該心里有數(shù)。 NFC功能一直都是小米手環(huán)的亮點(diǎn)，只要利用的好，就能夠大幅度的提升生活體驗(yàn)。比如刷公交，刷地鐵。

    半導(dǎo)體 生物傳感器 可穿戴式 小米手環(huán)

  • 中芯國(guó)際無(wú)法為華為提供芯片制造，海思芯片該如何應(yīng)對(duì)？

    芯片，是指內(nèi)含集成電路的硅片，體積很小，常常是計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備的一部分。芯片更是信息產(chǎn)業(yè)的核心，信息時(shí)代的基石，被稱(chēng)為高端制造業(yè)的“皇冠明珠”。 曾經(jīng)，我國(guó)集成電路高端裝備和材料基本處于空白狀態(tài)，完全依賴(lài)進(jìn)口。經(jīng)過(guò)科研人員多年的努力，我國(guó)的集成電路產(chǎn)業(yè)有了很大的突破和進(jìn)展。 2020年第一季度的中國(guó)手機(jī)芯片報(bào)告顯示，華為旗下的海思芯片首次超過(guò)高通，成為中國(guó)第一大手機(jī)芯片供應(yīng)商。 華為海思的逆襲，臺(tái)積電也有一定功勞。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，華為和臺(tái)積電都保持著緊密合作，華為的大部分產(chǎn)品尤其是高端旗艦機(jī)，均有臺(tái)積電代工制造。 可是，美國(guó)從去年開(kāi)始便開(kāi)始打壓華為。之前美國(guó)就曾嘗試讓臺(tái)積電停止為華為供應(yīng)芯片。近期，美國(guó)全面升級(jí)了“實(shí)體清單”，禁止所有企業(yè)向華為提供利用美國(guó)技術(shù)、設(shè)備制造的產(chǎn)品。 盡管目前臺(tái)積電還沒(méi)有斷供華為，但依據(jù)臺(tái)積電對(duì)美國(guó)光刻機(jī)等設(shè)備的依賴(lài)程度，和在美國(guó)建廠(chǎng)等行動(dòng)能看出，華為急需能夠替代臺(tái)積電的芯片代工廠(chǎng)商。 中芯國(guó)際作為大陸規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的集成電路芯片制造企業(yè)，自然成為了最佳選擇。 而且，中芯國(guó)際曾經(jīng)和華為有過(guò)合作，首款純國(guó)產(chǎn)的手機(jī)芯片“麒麟710A”就是兩大企業(yè)的聯(lián)手之作。所以，在大眾眼中，中芯國(guó)際一定會(huì)扛起大旗，鼎力相助華為。 為了支持自研技術(shù)的發(fā)展，5月中旬，國(guó)家大基金二期與上海集成電路基金，還分別向中芯國(guó)際旗下的中芯南方注資15億美元、7.5億美元，折合人民幣160億元左右。 在國(guó)家的大力支持下，中芯國(guó)際的營(yíng)收額和利潤(rùn)額都開(kāi)始大幅增長(zhǎng)。近日更是直接回歸A股上市。 6月1日，上海證券交易所發(fā)布公告表示，已經(jīng)受理中芯國(guó)際科創(chuàng)板上市申請(qǐng)?？删驮谡泄烧f(shuō)明書(shū)中，有一條極其顯眼的說(shuō)明：“若干自美國(guó)進(jìn)口的半導(dǎo)體設(shè)備與技術(shù)，在獲得美國(guó)商務(wù)部行政許可之前，可能無(wú)法用于為若干客戶(hù)的產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)制造?！? 這個(gè)說(shuō)明無(wú)疑在表示，中芯國(guó)際會(huì)遵從美國(guó)“實(shí)體清單”的要求。自然，如果沒(méi)有得到美國(guó)商務(wù)部的允許，中芯國(guó)際便不會(huì)再為華為提供芯片制造服務(wù)。 對(duì)于當(dāng)今的人類(lèi)文明，芯片的重要性不言而喻，它可以是一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，英特爾、高通、AMD、聯(lián)發(fā)科等都是芯片領(lǐng)域里的巨頭;它也事關(guān)國(guó)家安全，現(xiàn)代化的戰(zhàn)斗機(jī)、軍艦或是坦克上都安裝有大量的芯片，更重要的是，在人類(lèi)逐步“未來(lái)化”的過(guò)程中，芯片將會(huì)扮演起極為關(guān)鍵的角色，因而，唯有芯片自主化，才能引領(lǐng)第四次科技革命。

    半導(dǎo)體 中芯國(guó)際 芯片 海思

  • 我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的“缺芯”有多嚴(yán)重？

    近幾年，受制于西方國(guó)家對(duì)華芯片產(chǎn)業(yè)的各項(xiàng)限制，我國(guó)芯片行業(yè)所面臨的局勢(shì)日益嚴(yán)峻。實(shí)際上，美國(guó)對(duì)華的芯片限制，上至國(guó)家超級(jí)計(jì)算機(jī)，下至居民消費(fèi)電子，全面覆蓋了我國(guó)的芯片行業(yè)市場(chǎng)，汽車(chē)行業(yè)當(dāng)然也是這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的“炮灰”。汽車(chē)行業(yè)在這場(chǎng)“鎖喉”戰(zhàn)爭(zhēng)中“缺氧”到底有多嚴(yán)重? 目前我國(guó)國(guó)產(chǎn)芯片絕大多數(shù)都為低端，少數(shù)勉強(qiáng)劃分為中端，迫于無(wú)奈只能選擇從國(guó)外進(jìn)口高端芯片。據(jù)國(guó)家海關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年，我國(guó)石油進(jìn)口額超過(guò)2500億美元，而芯片進(jìn)口額超過(guò)3100億美元，位列我國(guó)進(jìn)口商品第一位。 雖然目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有較為出色的芯片設(shè)計(jì)公司(海思)可以設(shè)計(jì)出7nm工藝的芯片，但是國(guó)內(nèi)目前最先進(jìn)的芯片制造工藝(中芯國(guó)際)剛剛達(dá)到14nm，完全無(wú)法達(dá)到高端芯片的加工需求，我們也無(wú)法從國(guó)外進(jìn)口到先進(jìn)的芯片加工設(shè)備，所以只能依靠臺(tái)灣或者海外其他公司代加工。 ▼汽車(chē)功能的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)高端芯片的助力 芯片早已在汽車(chē)行業(yè)深耕多年，早在上個(gè)世紀(jì)70年代，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)便率先開(kāi)始使用芯片，時(shí)至今日，我們?nèi)加蛙?chē)的動(dòng)力控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、行駛控制系統(tǒng)、信息娛樂(lè)系統(tǒng)等功能的實(shí)現(xiàn)全部都需要芯片參與工作。舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，多年前，我們車(chē)輛的儀表盤(pán)還采用傳統(tǒng)指針與單色液晶屏組合來(lái)顯示車(chē)輛的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，而如今，全彩液晶大屏成為主流，在這塊屏幕內(nèi)，我們可以看到更加豐富的信息與更加美觀(guān)復(fù)雜的圖形變化，這一切都源自于芯片的升級(jí)。 傳統(tǒng)燃油車(chē)對(duì)于芯片的要求并不算特別高，真正對(duì)芯片提出高要求的是新能源汽車(chē)。在新能源汽車(chē)中，電池管理系統(tǒng)、行駛控制系統(tǒng)、主動(dòng)安全系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等都需要芯片，在如今汽車(chē)電動(dòng)互聯(lián)的大趨勢(shì)下，新能源汽車(chē)的電氣化程度更高，其對(duì)于芯片的算力、功耗、體積等方面的要求也更高。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，目前一輛高端汽車(chē)的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)代碼已經(jīng)超過(guò)1億行，自動(dòng)駕駛軟件計(jì)算量也已經(jīng)達(dá)到每秒10萬(wàn)億次操作(10TOPS)的量級(jí)，遠(yuǎn)超飛機(jī)、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)軟件等，并且伴隨著未來(lái)自動(dòng)駕駛滲透率與級(jí)別的提升，代碼行數(shù)將會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，到時(shí)對(duì)于芯片算力的要求將繼續(xù)提高。 其次，車(chē)規(guī)級(jí)芯片對(duì)比消費(fèi)電子芯片來(lái)說(shuō)其工作環(huán)境更加苛刻，對(duì)于安全性可靠性的要求更加嚴(yán)苛，這無(wú)疑都導(dǎo)致新能源汽車(chē)芯片擁有極高的技術(shù)壁壘。 所以，車(chē)規(guī)級(jí)芯片相較于消費(fèi)電子芯片來(lái)說(shuō)擁有更高的溢價(jià)能力，目前有部分汽車(chē)芯片的毛利率可以達(dá)到50%，這也吸引了全球眾多半導(dǎo)體巨頭開(kāi)始涉足汽車(chē)芯片領(lǐng)域，比如高通正在積極兼并收購(gòu)，進(jìn)軍自動(dòng)駕駛專(zhuān)用芯片;英偉達(dá)以GPU壟斷優(yōu)勢(shì)，發(fā)展智能座艙，并同超過(guò)370家廠(chǎng)商開(kāi)展自動(dòng)駕駛相關(guān)合作;除此之外，恩智浦、英飛凌、瑞薩、德州儀器、意法半導(dǎo)體等公司也在猛烈沖擊汽車(chē)芯片市場(chǎng)。 在世界頂級(jí)的管理咨詢(xún)公司麥肯錫的報(bào)告中提到，汽車(chē)行業(yè)正經(jīng)歷從硬件定義到軟件定義階段的轉(zhuǎn)變，目前，軟件僅占到D級(jí)車(chē)內(nèi)部構(gòu)造的10%，而到2030年，這一比例將會(huì)上升到30%。尤其是5G技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)繼續(xù)提速汽車(chē)軟件化的發(fā)展。 正是由于國(guó)內(nèi)芯片的“蹩腳”，所以國(guó)內(nèi)汽車(chē)芯片幾乎全部采自海外企業(yè)，僅僅只有不到3%的電源管理、導(dǎo)航等外圍芯片是自主研發(fā)，一旦海外企業(yè)無(wú)法為我們提供高端芯片，對(duì)于我國(guó)的新能源汽車(chē)市場(chǎng)乃至整個(gè)汽車(chē)市場(chǎng)都是一記重創(chuàng)，我國(guó)新能源汽車(chē)的發(fā)展很可能停滯不前，甚至出現(xiàn)倒退，所以自主研發(fā)汽車(chē)高端核心芯片迫在眉睫。 ▼國(guó)內(nèi)廠(chǎng)商的謀變之道 在2019年的世界人工智能大會(huì)期間，國(guó)內(nèi)AI芯片廠(chǎng)商地平線(xiàn)發(fā)布首款車(chē)規(guī)級(jí)AI芯片——征程二代，目前搭載該款芯片的長(zhǎng)安UNI-T即將發(fā)售。 地平線(xiàn)公司的二代BPU及其基礎(chǔ)上打造的Matrix計(jì)算平臺(tái)正式亮相。 近日，北京汽車(chē)集團(tuán)產(chǎn)業(yè)投資有限公司與Imagination集團(tuán)共同簽署協(xié)議，合資成立北京核芯達(dá)科技有限公司，主營(yíng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)車(chē)規(guī)級(jí)芯片與相關(guān)軟件;吉利集團(tuán)控股的億咖通科技與Arm中國(guó)合資建立了湖北芯擎科技，規(guī)劃建設(shè)車(chē)規(guī)級(jí)芯片及通訊模組的研發(fā)、測(cè)試及生產(chǎn)基地;上汽集團(tuán)與英飛凌合資組建IGBT企業(yè)上汽英飛凌汽車(chē)功率半導(dǎo)體(上海)有限公司等。 比亞迪自2005年就開(kāi)始組建IGBT研發(fā)團(tuán)隊(duì)，IGBT對(duì)于新能源汽車(chē)而言，它直接決定了車(chē)輛的扭矩和最大輸出功率等，并且能控制直流電、交流電之間的轉(zhuǎn)換，還可以控制交流電機(jī)變頻控制，可以說(shuō)IGBT就是新能源汽車(chē)的“CPU”，目前，比亞迪自產(chǎn)的IGBT的許多關(guān)鍵指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到或超越國(guó)外企業(yè)同類(lèi)產(chǎn)品。 中國(guó)中車(chē)集團(tuán)依托多年在軌道交通領(lǐng)域的積累，在新能汽車(chē)核心零部件發(fā)力，逐步解決核心器件自主化問(wèn)題。除此之外，華為也在汽車(chē)行業(yè)布局多年，早在去年，華為就發(fā)布了可用于汽車(chē)車(chē)聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的5G基帶芯片Balong 5000(巴龍5000)。 比亞迪漢成為全球首款搭載華為5G技術(shù)的量產(chǎn)車(chē)。現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)已有不少企業(yè)開(kāi)始涉足汽車(chē)芯片領(lǐng)域，這對(duì)于我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的向好發(fā)展來(lái)說(shuō)是非常重要的，相比起“一枝獨(dú)秀”，我們更需要“百花齊放”，要帶動(dòng)整體行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈上的各個(gè)突破。唯有如此，才能解除西方勢(shì)力對(duì)華芯片的控制。

    半導(dǎo)體 高端芯片 國(guó)產(chǎn)芯片 汽車(chē)芯片

  • 碳基半導(dǎo)體與碳化硅晶片的區(qū)別

    我國(guó)近日在碳基半導(dǎo)體材料的研制方面有了非常重要突破，近日在碳化硅晶片量產(chǎn)方面也取得重大進(jìn)展，相同的“碳”字，不同的材料，一個(gè)是晶片，一個(gè)是芯片。 硅基半導(dǎo)體、碳基半導(dǎo)體以及碳化硅晶片的區(qū)別： 一、碳基芯片是熱兵器，硅基芯片是冷兵器 碳基半導(dǎo)體，就是碳納米管為材料的半導(dǎo)體，而我們現(xiàn)在所說(shuō)的芯片是采用的硅晶體，用于制造芯片的話(huà)，可以簡(jiǎn)單的理解為，一個(gè)是用碳制造的芯片，一個(gè)是用硅制造的芯片，材料本質(zhì)上完全不同; 和硅晶體管相比較，使用碳基半導(dǎo)體制造芯片，優(yōu)勢(shì)很大，在速度上，碳晶體管的理論極限運(yùn)行速度是硅晶體管的5-10倍，而功耗方面，卻只是后者的十分之一。 這次，北大張志勇與彭練矛教授在高密度高純半導(dǎo)體陣列碳納米管材料的制備方式上獲得突破，意味著我們很有可能打破在硅晶體芯片上的落后局面，而直接進(jìn)入到碳納米管芯片領(lǐng)域，說(shuō)句牛氣的話(huà)，兩者不在一個(gè)緯度，一個(gè)是熱兵器，一個(gè)是冷兵器，差距很明顯。 二、國(guó)產(chǎn)碳基半導(dǎo)體研究躋身世界第一梯隊(duì) 更為關(guān)鍵的一點(diǎn)是，現(xiàn)在西方國(guó)家，尤其是美國(guó)，在一切有關(guān)硅芯片制造的技術(shù)、設(shè)備、材料、公司、人才等等方面，所取得技術(shù)優(yōu)勢(shì)，都是建立在硅晶體芯片之上的。 而一旦碳納米管材料進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，所帶來(lái)的影響是超乎想象的，雖然還不至于說(shuō)美國(guó)等西方國(guó)家、企業(yè)所建立起來(lái)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，將全部歸零，但是，最起碼對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，我們已經(jīng)躋身于碳基半導(dǎo)體領(lǐng)域的第一梯隊(duì)，具有了很大的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。 至于說(shuō)，碳基半導(dǎo)體擁有如此大的優(yōu)勢(shì)，那為何西方國(guó)家沒(méi)有研制呢?這又是一個(gè)誤解，美國(guó)等西方國(guó)家，還有日韓等傳統(tǒng)的半導(dǎo)體強(qiáng)國(guó)，不但研究了，而且時(shí)間很早，不過(guò)，基本上都是半途而廢，除了現(xiàn)在美國(guó)還在進(jìn)行， 其他國(guó)家基本上都因遇到技術(shù)難題的放棄了研制，包括英特爾這樣的巨頭，也放棄了。 三、碳基半導(dǎo)體材料，是基礎(chǔ)科研中的基礎(chǔ) 彭練矛教授研究團(tuán)隊(duì)則在碳基半導(dǎo)體的研制方面，已經(jīng)進(jìn)行了二十多年，二十年的堅(jiān)守與付出，才有了今天的成功，由此可見(jiàn)，碳基半導(dǎo)體材料的研制難度之大，超乎想象。 所以，當(dāng)我們的科研團(tuán)隊(duì)獲得突破之后，國(guó)人是如此的激動(dòng)。這個(gè)也充分反映出來(lái)，在基礎(chǔ)科學(xué)、基礎(chǔ)材料的研究方面，真的非常耗費(fèi)時(shí)間，有的科研人員，可能耗費(fèi)了一輩子的精力，也沒(méi)有出多少成果，而正是張志勇教授、彭練矛教授等科研人員的堅(jiān)守與不懈努力，才有了今天的成就，可以說(shuō)，做基礎(chǔ)科研的人，才是非常了不起的人! 四、碳化硅的主要應(yīng)用領(lǐng)域不是芯片 現(xiàn)在芯片使用高純度硅制造的，碳基半導(dǎo)體芯片是用碳制造的，而碳化硅則是屬于碳與硅的化合物，在屬性上區(qū)別很大。 雖然碳化硅也是一種半導(dǎo)體材料，不過(guò)，SiC的主要應(yīng)用方向是在功能陶瓷、高級(jí)耐火材料、磨料及冶金原料領(lǐng)域。 而在半導(dǎo)體應(yīng)用上，碳化硅的應(yīng)用主要在大功率、高溫、高頻和抗輻射的半導(dǎo)體器件上，以滿(mǎn)足高壓、高頻、高功率、高溫以及抗輻射等半導(dǎo)體器件的應(yīng)用需求。 這次，中國(guó)電科(山西)碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)4英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底材料的工業(yè)生產(chǎn)，也突破了6英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底的研制，意味著打破了國(guó)外廠(chǎng)商對(duì)我國(guó)碳化硅晶體生產(chǎn)技術(shù)的長(zhǎng)期封鎖，將對(duì)碳化硅襯底的射頻器件以及電力電子器件領(lǐng)域帶來(lái)重要的推動(dòng)作用。 硅基半導(dǎo)體、碳基半導(dǎo)體以及碳化硅晶片都屬于基礎(chǔ)材料科學(xué)，在研究需要長(zhǎng)期的探索，尤其是在高純度制造方面，更需要花費(fèi)大量的精力。該技術(shù)一旦獲得成功，就會(huì)建立起來(lái)極高的技術(shù)壁壘，而現(xiàn)在我們?cè)谔蓟雽?dǎo)體、碳化硅晶片的研制方面，都已經(jīng)獲得了突破。

    半導(dǎo)體 碳基半導(dǎo)體 碳化硅晶片

  • 新型“芯片上的大腦”：為人工智能打造的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

    大腦是人體最重要的器官之一，它支撐著人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、平衡、味覺(jué)、嗅覺(jué)、記憶、情感、學(xué)習(xí)等。大腦的構(gòu)造十分復(fù)雜，由大約1千億個(gè)神經(jīng)元(Neuron)組成，并由約100萬(wàn)億個(gè)突觸(Synapse)連接。這些神經(jīng)元與突觸一起構(gòu)成了一個(gè)極其龐大的生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 大腦具有極其強(qiáng)大的計(jì)算與學(xué)習(xí)能力，其邏輯功能與記憶功能密切關(guān)聯(lián)，能以極低的功耗并行地處理大量數(shù)據(jù)。即便是如今最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，在執(zhí)行模式識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)管理等類(lèi)似復(fù)雜任務(wù)時(shí)，也無(wú)法與人腦相抗衡。 生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的神經(jīng)元與突觸 時(shí)下，一種由人腦啟發(fā)的新型計(jì)算機(jī)，也稱(chēng)為“類(lèi)腦計(jì)算機(jī)”或者“神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)”，成為了一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，吸引了物理、化學(xué)、材料、數(shù)學(xué)、電子與計(jì)算機(jī)科學(xué)等一系列領(lǐng)域的科學(xué)家們的廣泛興趣。 基于光線(xiàn)的腦啟發(fā)芯片示意圖。 神經(jīng)形態(tài)計(jì)算是一種新型計(jì)算架構(gòu)，旨在模仿大腦處理、加工信息的過(guò)程，將存儲(chǔ)元件與計(jì)算元件整合到同一芯片中。它突破了傳統(tǒng)的馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)帶來(lái)的瓶頸：數(shù)據(jù)需要在CPU和內(nèi)存之間來(lái)回移動(dòng)，而CPU運(yùn)算速度較快，內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)速度較慢，造成了所謂的“內(nèi)存墻”問(wèn)題。 神經(jīng)形態(tài)計(jì)算，模仿了神經(jīng)系統(tǒng)，采用了全新的架構(gòu)。在這種架構(gòu)中，記憶和信號(hào)處理的功能共同處于“記憶元件(憶阻器、憶容器、憶感器)”中。記憶元件組成類(lèi)似突觸的硬件系統(tǒng)，模仿自然信息處理、學(xué)習(xí)和記憶。 近日，美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員設(shè)計(jì)出一款“芯片上的大腦”，它比一片五彩紙屑還小，由數(shù)以萬(wàn)計(jì)的人工大腦突觸制成。這種突觸稱(chēng)為“憶阻器”，是一種硅基元件，可以模仿人腦中傳遞信息的突觸。 研究人員借鑒了冶金學(xué)的原理，用銀和銅合金以及硅制成每個(gè)憶阻器。當(dāng)他們用這款芯片來(lái)運(yùn)行幾個(gè)視覺(jué)任務(wù)時(shí)，芯片可以“記住”存儲(chǔ)的圖像，并重復(fù)多次復(fù)制它們，這個(gè)版本比由非合金元素制造的現(xiàn)有憶阻器更清晰、更干凈。 他們的研究成果于6月8日發(fā)表在《自然·納米技術(shù)(Nature Nanotechnology)》雜志上，展示的這款新型憶阻器設(shè)計(jì)非常有望應(yīng)用于神經(jīng)形態(tài)器件。這些電子器件基于一種新型電路，這種電路處理信息的方式模仿了大腦架構(gòu)。這種腦啟發(fā)的電路可以構(gòu)造到小型便攜式器件中，并能處理只有當(dāng)今超級(jí)計(jì)算機(jī)才能處理的復(fù)雜計(jì)算任務(wù)。 MIT 機(jī)械工程系副教授 Jeehwan Kim 表示：“迄今為止，人工突觸網(wǎng)絡(luò)以軟件的形式存在。我們正在嘗試為便攜式人工智能系統(tǒng)打造真正的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件。讓我們想象一下，將神經(jīng)形態(tài)器件連接至你汽車(chē)上的攝像頭，讓它能夠識(shí)別光線(xiàn)和物體，并立即作出決策，而無(wú)需連接到互聯(lián)網(wǎng)。我們希望采用高能效的憶阻器在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)地執(zhí)行這些任務(wù)?！? 游蕩離子憶阻器，或者說(shuō)存儲(chǔ)晶體管，是神經(jīng)形態(tài)計(jì)算中不可或缺的元素。在神經(jīng)形態(tài)器件中，憶阻器將充當(dāng)電路中的晶體管，盡管其工作起來(lái)更像大腦突觸(兩個(gè)神經(jīng)元之間的連接)。突觸以離子形式從一個(gè)神經(jīng)元接收信號(hào)，并向下一個(gè)神經(jīng)元發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)。 左圖展示了生物大腦中的一個(gè)突觸，也是右圖中人工模仿物的靈感來(lái)源。右圖是用鐵電隧道結(jié)實(shí)現(xiàn)的憶阻器，即夾在氮化鈦電極(藍(lán)色線(xiàn))和硅襯底(海藍(lán)色)之間的氧化鉿薄膜(粉紅色)，硅襯底的另一個(gè)角色就是第二個(gè)電極。通過(guò)改變氧化鉿的極化，電脈沖使憶阻器在高低電阻之間切換，從而改變其導(dǎo)電性。(圖片來(lái)源：Elena Khavina/MIPT新聞辦公室) 常規(guī)電路中的晶體管通過(guò)在兩個(gè)值(0和1)之間切換來(lái)傳輸信息，并且僅當(dāng)其接收到電流形式的信號(hào)達(dá)到特定強(qiáng)度時(shí)才這樣做。相比之下，憶阻器將沿著梯度工作，很像大腦中的突觸。它產(chǎn)生的信號(hào)將根據(jù)其接收到的信號(hào)強(qiáng)度而變化。這將使單個(gè)憶阻器具有多個(gè)值，因此執(zhí)行運(yùn)算的范圍比二進(jìn)制晶體管大得多。類(lèi)似于大腦突觸，憶阻器還能“記住”與給定電流強(qiáng)度相關(guān)的值，并在下次接收相似電流時(shí)產(chǎn)生完全相同的信號(hào)。這可以確保復(fù)雜方程式的答案或者對(duì)某個(gè)對(duì)象的視覺(jué)分類(lèi)是可靠的，這一技能通常涉及多個(gè)晶體管和電容器。 最終，科學(xué)家們?cè)O(shè)想，憶阻器將比傳統(tǒng)晶體管需要更少的芯片空間，從而使功能強(qiáng)大的便攜式計(jì)算裝置不依賴(lài)于超級(jí)計(jì)算機(jī)，甚至無(wú)需連接到互聯(lián)網(wǎng)。 但是，現(xiàn)有的憶阻器設(shè)計(jì)在性能上受限。單個(gè)憶阻器由正電極和負(fù)電極制成，被“開(kāi)關(guān)介質(zhì)”或者電極之間的空間分開(kāi)。向一個(gè)電極施加電壓時(shí)，來(lái)自那個(gè)電極的離子流過(guò)介質(zhì)，形成通向另一個(gè)電極的“導(dǎo)電通道”。接收到的離子組成了電信號(hào)，而憶阻器將這些電信號(hào)沿著電路傳輸。離子通道(以及憶阻器最終產(chǎn)生的信號(hào))的大小應(yīng)與激勵(lì)電壓的強(qiáng)度成比例。 Kim 表示，在電壓刺激較大的導(dǎo)電通道，或者離子從一個(gè)電極到另一個(gè)電極的大量流動(dòng)的情況下，現(xiàn)有的憶阻器工作得很好。但是，當(dāng)憶阻器需要通過(guò)更細(xì)的導(dǎo)電通道產(chǎn)生更微弱的信號(hào)時(shí)，這些設(shè)計(jì)的可靠性就會(huì)降低。 導(dǎo)電通道越細(xì)，從一個(gè)電極到另一個(gè)電極的離子流越輕，單個(gè)離子待在一起的難度就越大。相反，它們傾向于脫離團(tuán)隊(duì)，在媒介中分散。結(jié)果，當(dāng)在一定的低電流范圍內(nèi)受到激勵(lì)時(shí)，接收電極難以可靠地捕獲相同數(shù)量的離子，從而傳輸相同的信號(hào)。 Kim 及其同事通過(guò)借鑒冶金學(xué)找到了突破這一局限的方法，冶金學(xué)是將金屬熔煉成合金并研究其綜合性能的科學(xué)。 Kim 表示：“傳統(tǒng)意義上，冶金學(xué)家試圖將不同的原子添加到塊狀基質(zhì)中以增強(qiáng)材料，而我們認(rèn)為，為什么不稍微調(diào)整憶阻器中的原子相互作用，并添加一些合金元素來(lái)控制離子在我們介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)?！? 工程師通常用銀作為憶阻器的正極材料。Kim 的團(tuán)隊(duì)仔細(xì)研究文獻(xiàn)找到了一種元素，將它與銀結(jié)合，從而將銀離子有效地保持在一起，同時(shí)允許它們快速地流到另一個(gè)電極。 研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為銅是理想的合金元素，因?yàn)樗饶芘c銀結(jié)合，也能與硅結(jié)合。 Kim 說(shuō)：“它起到了橋梁的作用，并穩(wěn)定了銀-硅界面。” 為了使用新合金制造憶阻器，該團(tuán)隊(duì)首先用硅制成了負(fù)極，然后沉積少量的銅，再沉積一層銀，制成正極。他們將兩個(gè)電極像三明治一樣夾在非晶硅介質(zhì)周?chē)?。通過(guò)這種方式，他們用數(shù)以萬(wàn)計(jì)的憶阻器制作成的圖案裝飾一平方毫米的硅芯片。 作為對(duì)這款芯片的首次測(cè)試，他們重新創(chuàng)建了美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)盾牌的灰度圖像。他們將圖像中的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于芯片中相應(yīng)的憶阻器。然后，他們調(diào)制每個(gè)憶阻器的電導(dǎo)，其強(qiáng)度與對(duì)應(yīng)像素中的顏色相關(guān)。 這款新型芯片(上左)有銀-銅合金制成，以數(shù)以萬(wàn)計(jì)的人工突觸或稱(chēng)“憶阻器”圖案進(jìn)行修飾。當(dāng)每個(gè)憶阻器受到對(duì)應(yīng)于某一像素的特定電壓激勵(lì)，并逐漸變?yōu)榛叶葓D像(在這個(gè)案例中是美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)的盾牌)時(shí)，這款芯片就重新創(chuàng)建了同樣的清晰圖像，比通過(guò)其他材料的憶阻器制成的芯片更加可靠。 與其他材料制成的芯片相比，該芯片可產(chǎn)生相同的盾牌清晰圖像，并能“記住”該圖像并多次復(fù)制。 該團(tuán)隊(duì)也讓芯片執(zhí)行了圖像處理任務(wù)，通過(guò)幾種特殊的方法對(duì)憶阻器編程以改變圖像(在這個(gè)案例中是 MIT 的基里安方庭"Killian Court")，包括銳化和模糊原始圖像。又一次，他們的設(shè)計(jì)比現(xiàn)有的憶阻器設(shè)計(jì)更可靠地生成重新編程的圖像。 MIT 制造的這款新型“芯片上的大腦”對(duì) MIT 的基里安方庭圖像進(jìn)行了比現(xiàn)有的神經(jīng)形態(tài)設(shè)計(jì)更可靠的再加工，包括銳化和模糊原始圖像。 Kim 表示：“我們正在使用人工突觸進(jìn)行真實(shí)的推理測(cè)試。我們想要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，用更大的陣列來(lái)執(zhí)行圖像識(shí)別任務(wù)。有一天，你也許可以攜帶人造大腦來(lái)執(zhí)行這些任務(wù)，而無(wú)需連接到超級(jí)計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)或云。”

    半導(dǎo)體 芯片 大腦 憶阻器

  • 智能洗車(chē)機(jī)大盒子獨(dú)家定制的“光電傳感器”

    “無(wú)人洗車(chē)”“智能洗車(chē)”它將替代人工洗車(chē)成為未來(lái)新的洗車(chē)方式，無(wú)人化、智能化的時(shí)代已經(jīng)悄然來(lái)臨，但是當(dāng)越來(lái)越多的洗車(chē)機(jī)涌現(xiàn)在市場(chǎng)上，車(chē)主究竟應(yīng)該關(guān)注洗車(chē)機(jī)的哪些方面?哪個(gè)方面又是最重要的呢? 車(chē)主體驗(yàn)智能洗車(chē)更加注重它帶來(lái)的便捷性和潔凈度。市面上多數(shù)洗車(chē)機(jī)可以做到高便捷性，但在潔凈度方面會(huì)有所差異，畢竟各個(gè)廠(chǎng)商掌握的技術(shù)不同，清洗的效果存在或多或少的差別，所以很多車(chē)主在洗車(chē)時(shí)，會(huì)選擇有品牌的智能洗車(chē)機(jī)，例如：大盒子。 “安全性”遠(yuǎn)比潔凈度重要，它是第一要義，是基礎(chǔ)是前提。 無(wú)人值守的智能洗車(chē)機(jī)與人工洗車(chē)的一大差別便是“無(wú)人”，這對(duì)洗車(chē)設(shè)備的安全性要求特別高，一旦發(fā)生碰車(chē)、傷人的情況，將帶來(lái)極高的損失。為避免以上情況發(fā)生，洗車(chē)機(jī)中的傳感器扮演著絕對(duì)重要的角色，發(fā)生問(wèn)題時(shí)它能做到及時(shí)感應(yīng)，可謂是隱藏的“狙擊手”。 下面和大家探討一下光電傳感器那點(diǎn)事。 市面上的洗車(chē)機(jī)一般都會(huì)采用光電傳感器。因?yàn)楣怆妭鞲衅鳈z測(cè)的距離遠(yuǎn)和被檢測(cè)物不受限制等原因，通用性強(qiáng)被廣泛應(yīng)用。光電傳感技術(shù)依舊存在差異，特別是精準(zhǔn)度方面。優(yōu)秀的洗車(chē)機(jī)：例如大盒子B3采用的光電傳感器品牌，是來(lái)自世界著名的光電生產(chǎn)商“Telco”，而且是獨(dú)家定制，量身定做，精準(zhǔn)度方面表現(xiàn)優(yōu)異，可以抵御水霧、水蒸氣、灰塵環(huán)境的影響，且檢測(cè)面積廣、抗震、抗光性能力強(qiáng)，不懼惡劣環(huán)境。 一般傳感器會(huì)因表面灰塵過(guò)多，出現(xiàn)無(wú)法正確識(shí)別信號(hào)、探測(cè)不到信號(hào)的情況，進(jìn)而導(dǎo)致洗車(chē)出現(xiàn)問(wèn)題。普通廠(chǎng)商采用定期檢查維護(hù)的方式，保持傳感器表面干凈度，避免此問(wèn)題發(fā)生。而大盒子B3的光電傳感器配置獨(dú)有的程序后臺(tái)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其健康程度，做到精準(zhǔn)維護(hù)，有效保證設(shè)備正常運(yùn)行，減少此問(wèn)題的發(fā)生。 洗車(chē)機(jī)光電傳感器特定波長(zhǎng)，監(jiān)測(cè)信息更加準(zhǔn)確，抗干擾能力更強(qiáng)，如今洗車(chē)機(jī)更加智能化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測(cè)、多端控制，讓洗車(chē)更加方便快捷。

    半導(dǎo)體 智能化 光電傳感器 大盒子

  • 關(guān)于碳化硅的合成、用途及制造工藝

    碳化硅(SiC)，又稱(chēng)金剛砂。碳化硅由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，除作磨料用外，還有很多其他用途。此外，碳化硅還大量用于制作電熱元件硅碳棒。碳化硅的硬度很大,莫氏硬度為9.5級(jí)，僅次于世界上最硬的金剛石(10級(jí))，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，是一種半導(dǎo)體，高溫時(shí)能抗氧化。 (一)碳化硅的合成和用途 碳化硅的合成是在一種特殊的電阻爐中進(jìn)行的，這個(gè)爐子實(shí)際上就只是一根石墨電阻發(fā)熱體，它是用石墨顆?；蛱剂６逊e成柱狀而成的。這根發(fā)熱體放在中間，上述原料按硅石52%~54%，焦炭35%，木屑11%，工業(yè)鹽1.5%~4%的比例均勻混合，緊密地充填在石墨發(fā)熱體的四周。當(dāng)通電加熱后，混合物就進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成碳化硅。其反應(yīng)式為： SiO2+3C→SiC+2CO↑ 反應(yīng)的開(kāi)始溫度約在1400℃，產(chǎn)物為低溫型的β-SiC，基結(jié)晶非常細(xì)小，它可以穩(wěn)定到2100℃，此后慢慢向高溫型的α-SiC轉(zhuǎn)化。α-SiC可以穩(wěn)定到2400℃而不發(fā)生顯著的分解，至2600℃以上時(shí)升華分解，揮發(fā)出硅蒸氣，殘留下石墨。所以一般選擇反應(yīng)的最終溫度為1900~2200℃。反應(yīng)合成的產(chǎn)物為塊狀結(jié)晶聚合體，需粉碎成不同粒度的顆粒或粉料，同時(shí)除去其中的雜質(zhì)。 有時(shí)為獲取高純度的碳化硅，則可以用氣相沉積的方法，即用四氯化硅與苯和氫的混合蒸氣，通過(guò)熾熱的石墨棒時(shí)，發(fā)生氣相反應(yīng)，生成的碳化硅就沉積在石墨表面。其反應(yīng)式為： 6SiCl4+C6H6+12H2→6SiC+24HCl 純凈的碳化硅是無(wú)色透明的，但工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅由于其中存在游離碳、鐵、硅等雜質(zhì)，產(chǎn)品有黃、黑、墨綠、淺綠等不同色澤，常見(jiàn)的為淺綠和黑色。碳化硅的相對(duì)分子質(zhì)量為40.09,其中硅占70.04%，碳占29.964。真密度3.21。熔點(diǎn)(升華)2600℃。晶型有低溫形態(tài)的β-SiC呈立方結(jié)構(gòu);高溫形態(tài)的α-SiC呈六方結(jié)構(gòu);以及由于碳化硅晶體結(jié)構(gòu)中的原子排列情況的不同而有其他一系列的變形體，約有百余種，通稱(chēng)同質(zhì)異晶。此外，結(jié)晶結(jié)構(gòu)中由于電子親合力的不同，除主要的共價(jià)鍵外，尚有部分離子鍵存在。碳化硅是一種硬質(zhì)材料，莫氏硬度達(dá)9.2。在低溫下，碳化硅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，耐腐蝕性能優(yōu)良，在煮沸的鹽酸、硫酸和氫氟酸中也不受侵蝕。但在高溫下可與某些金屬、鹽類(lèi)、氣體發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)情況列于表10-4-16。碳化硅在還原性氣氛中直至2600℃仍然穩(wěn)定，在高溫氧化氣氛中則會(huì)發(fā)生氧化作用： SiC+2O2→SiO2+CO2 但它在800~1140℃之間的抗氧化能力反而不如1300~1500℃的，這是因?yàn)樵?00~1140℃氧化生成的氧化膜(SiO2)的結(jié)構(gòu)較疏松，起不到充分保護(hù)底材的作用，而在1140℃以上，尤其在1300~1500℃之間，氧化作用顯著，此時(shí)生成的氧化層薄膜覆蓋在碳化硅基體的表面，阻礙了氧對(duì)碳化硅的進(jìn)一步接觸，所以抗氧化能力反而加強(qiáng)。但到更高溫度時(shí)，其氧化保護(hù)層被破壞，使碳化硅遭受強(qiáng)烈氧化而分解破壞。 表1SiC與某些物質(zhì)的反應(yīng)性 由于碳化硅具有優(yōu)良的物理化學(xué)性能，因此作為重要的工業(yè)原料而得到廣泛的應(yīng)用。它的主要用途有三個(gè)方面：用于制造磨料磨具;用于制造電阻發(fā)熱元件———硅碳棒、硅碳管等;用于制造耐火材料制品。作為特種耐火材料，它在鋼鐵冶煉中用作高爐、化鐵爐等沖壓、腐蝕、磨損厲害部位的耐火制品;在有色金屬(鋅、鋁、銅)冶煉中作冶煉爐爐襯、熔融金屬的輸送管道、過(guò)濾器、坩堝等;在空間技術(shù)上用作火箭發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管、高溫燃?xì)馔钙饺~片;在硅酸鹽工業(yè)中，大量用作各種窯爐的棚板、馬弗爐爐襯、匣缽;在化學(xué)工業(yè)中，用作油氣發(fā)生、石油氣化器、脫硫爐爐襯等。 (二)制品制造工藝 單純用α-SiC制造制品，由于其硬度較大，將其磨成微米級(jí)細(xì)粉相當(dāng)困難，而且顆粒呈板狀或針狀，用它壓成的坯體，即使在加熱到它的分解溫度附近，也不會(huì)發(fā)生明顯的收縮，難以燒結(jié)，制品的致密化程度低，抗氧化能力也差。因此，在工業(yè)生產(chǎn)制品時(shí)，在α-SiC中加入少量的顆粒呈球形的β-SiC細(xì)粉和采用添加物的辦法來(lái)獲得致密制品。作為制品結(jié)合劑的添加物，按種類(lèi)可分為氧化物、氮化物、石墨等多種，如粘土、氧化鋁、鋯英石、莫來(lái)石、石灰、玻璃、氮化硅、氧氮化硅、石墨等。成型粘結(jié)劑溶液可用羧甲基纖維素、聚乙烯醇、木質(zhì)素、淀粉、氧化鋁溶膠、二氧化硅溶膠等其中的一種或幾種。 依據(jù)添加物的種類(lèi)和加入量的不同，坯體的燒成溫度也不同，其溫度范圍在1400~2300℃。例如，粒度大于44μm的α-SiC70%，粒度小于10μm的β-SiC20%，粘土10%，外加4.5%的木質(zhì)素水溶液8%，均勻混合后，用50MPa的壓力成型，在空氣中1400℃4h燒成，制品的體積密度為2.53g/cm3,顯氣孔率12.3%，抗折強(qiáng)度30~33MPa。幾種不同添加物的制品的燒結(jié)性能列于表2。 一般來(lái)說(shuō)，碳化硅耐火材料具有多方面的優(yōu)良性能，例如，在比較寬的溫度范圍內(nèi)具有高的強(qiáng)度、高的抗熱震性、優(yōu)良的耐磨性能、高的熱導(dǎo)率、耐化學(xué)腐蝕性等。不過(guò)，也應(yīng)看到，它的弱點(diǎn)是抗氧化能力差，由此而造成高溫下體積脹大、變形等降低了使用壽命。 為了提高碳化硅耐火材料的抗氧化性能，在結(jié)合劑方面做了不少的選擇工作。最初使用粘土(包括氧化物)結(jié)合，但并未能起到保護(hù)作用，碳化硅顆粒仍然受到氧化和侵蝕。50年代末，選擇用氮化硅(Si3N4)結(jié)合，作為碳化硅耐火材料的改進(jìn)產(chǎn)品，確實(shí)具有很好的抗氧化性(見(jiàn)圖1)，且無(wú)顯著的膨脹現(xiàn)象。但是價(jià)格較貴;加之在反復(fù)加熱冷卻時(shí)有突然破壞的可能;而氮化硅本身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)帶有滲透性，不能從根本上保護(hù)碳化硅不被氧化。60年代初，又出現(xiàn)了用氧氮化硅(Si2ON2)結(jié)合的碳化硅耐火材料，比之氮化硅結(jié)合具有更好的抗氧化性能，因?yàn)檠醯枵掣接谔蓟璞砻娴难趸璞∧ぃ⑴c其反應(yīng)形成和碳化硅牢固結(jié)合的連續(xù)保護(hù)膜。同時(shí)，這種材料的價(jià)格適當(dāng)，相當(dāng)于用氧化物結(jié)合的碳化硅材料。 表2不同添加物的SiC制品的性能 除了用燒結(jié)法制造碳化硅制品以外，自從發(fā)明了熱壓燒結(jié)技術(shù)以后，碳化硅制品也可以用熱壓法制造，并且可以獲得更優(yōu)良的燒結(jié)性能。熱壓工藝是把坯料的成型和燒成結(jié)合為一個(gè)過(guò)程，即坯料在高溫同時(shí)又在壓力下一次成型并燒結(jié)。這種方法在冶金工業(yè)中用于粉末冶金已有數(shù)十年的歷史，在特種耐火材料工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用。采用熱壓成型燒結(jié)，可以縮短制造時(shí)間，降低燒結(jié)溫度，改善制品的顯微結(jié)構(gòu)，增加制品的致密度，提高材料的性能。選擇適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力和坯料粒度等熱壓工藝條件，就可達(dá)到優(yōu)良的熱壓效果。熱壓工藝對(duì)難熔化合物的制造特別有用。熱壓用的模具因?yàn)榧纫?jīng)受1000℃以上的高溫，并且還要在高溫下承受數(shù)kN的壓力，因此，對(duì)制造難熔化合物制品一般均用高強(qiáng)度石墨作模具。 對(duì)模具的加熱可以用輻射加熱、高頻感應(yīng)加熱或模具自身電阻加熱。對(duì)坯料的加壓可用油壓機(jī)或普通的千斤頂。熱壓法的最大缺點(diǎn)是制品形狀受到限制，且制造效率低，所以此法不如反應(yīng)燒結(jié)法應(yīng)用的廣泛。但是熱壓制品的性能要好得多。例如，在1350℃的溫度下，用70~90MPa的壓力進(jìn)行熱壓，如果原料是高溫型的α-SiC，則密度不超過(guò)理論值的96%;如果使用低溫型的β-SiC，則熱壓密度可以達(dá)到3.20g/cm3，接近于理論值，并在燒結(jié)過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷匦偷摩?SiC。這種熱壓燒結(jié)體的強(qiáng)度，在常溫時(shí)為380MPa，在1370℃時(shí)為500MPa。抗熱震性也相當(dāng)好，且在交溫空氣中抗氧化性也很好。 由于碳化硅自身的優(yōu)異性，在用途方面也比較廣泛，總結(jié)來(lái)說(shuō)的話(huà)，碳化硅的用途主要體現(xiàn)在四大領(lǐng)域的五大用途。而相對(duì)應(yīng)的四大領(lǐng)域分別是：高級(jí)奶壺耐火材料、功能陶瓷、冶金原料和磨料。而現(xiàn)在各種高科技產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代，也使得碳化硅出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，而技術(shù)含量極高的納米碳化硅粉也在短時(shí)間內(nèi)形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)。

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  • 我國(guó)碳基芯片取得重大突破，為國(guó)產(chǎn)芯片創(chuàng)造全新可能

    最近關(guān)于半導(dǎo)體行業(yè)最令人關(guān)注的事便是美國(guó)對(duì)于華為芯片的限制了，美國(guó)的該限令，讓我們?cè)僖淮我庾R(shí)到了國(guó)產(chǎn)芯片獨(dú)立自主的重要性。過(guò)去多年雖然我國(guó)投入了很多精力進(jìn)行芯片研發(fā)，但是因?yàn)樵谝恍┖诵募夹g(shù)上始終沒(méi)有得到突破，所以我國(guó)芯片研發(fā)仍然面臨重重困難。 雖然目前我國(guó)在一些中低端芯片上已經(jīng)完全可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但是對(duì)于高端芯片特別是7納米以上的高端芯片，仍然完全依賴(lài)進(jìn)口，即便類(lèi)似華為這種企業(yè)有能力設(shè)計(jì)出7納米甚至5納米的芯片，但是想要把這種設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在看得見(jiàn)的芯片，還要委托給臺(tái)積電進(jìn)行生產(chǎn)。 現(xiàn)在華為被美國(guó)限制之后，未來(lái)七納米芯片面臨很多不確定因素，一旦臺(tái)積電120天緩沖期過(guò)去之后，將意味著從9月下旬開(kāi)始，他們將不能繼續(xù)代工華為的芯片，這對(duì)于華為來(lái)說(shuō)影響是非常大的，如果M國(guó)對(duì)華為的限制沒(méi)有放松，未來(lái)幾年華為都有可能受到很大的影響。 不過(guò)天無(wú)絕人之路，雖然我國(guó)在硅基芯片上跟國(guó)際頂尖水平有很大的差距，在高端芯片上甚至處處受制于人，但是由我國(guó)自主研發(fā)的碳基芯片，最近已經(jīng)取得了新的突破，未來(lái)即便沒(méi)有EUV光刻機(jī)，我國(guó)也有可能生產(chǎn)出一些高性能的芯片。 2020年5月26日，由中國(guó)科學(xué)院院士彭練毛和張志勇教授組成的碳基納米管芯片研發(fā)團(tuán)隊(duì)在新型碳基半導(dǎo)體領(lǐng)域取得了重大的研究成果。 2020年5月22日《用于高性能電子學(xué)的高密度半導(dǎo)體碳納米管平行陣列》這篇論文在科學(xué)上發(fā)表。電子學(xué)系2015級(jí)博士研究生劉力俊和北京元芯碳基集成電路研究院工程師韓杰為并列第一作者，張志勇和彭練矛為共同通訊作者。 該課題組采用多次聚合物分散和提純技術(shù)得到超高純度碳管溶液，并結(jié)合維度限制自排列法，在4英寸基底上制備出密度為120 /μm、半導(dǎo)體純度高達(dá)99.9999%、直徑分布在1.45±0.23 nm的碳管陣列，從而達(dá)到超大規(guī)模碳管集成電路的需求。 這意味著經(jīng)過(guò)過(guò)20年的研發(fā)時(shí)間，我國(guó)不僅突破了碳基半導(dǎo)體制造設(shè)備的瓶頸，而且實(shí)現(xiàn)了碳基納米管晶體管芯片制造技術(shù)的全球領(lǐng)先地位。 與傳統(tǒng)的硅基芯片相比，碳基芯片功耗和成本更低，性能更強(qiáng)，據(jù)彭練矛毛教授稱(chēng)，同等柵長(zhǎng)的碳基芯片比硅基半導(dǎo)體功耗至少降低三倍以上，運(yùn)行速度也提高了三倍，用碳管制成的芯片有望使用在手機(jī)和武器為基站中。 那這種碳基芯片到底有多強(qiáng)大呢? 2017年1月，彭練矛率團(tuán)隊(duì)研制出高性能5nm(納米)柵長(zhǎng)碳納米管CMOS器件，這是世界上迄今最小的高性能晶體管，綜合性能比目前最好的硅基晶體管領(lǐng)先十倍，接近了理論極限。其工作速度3倍于英特爾最先進(jìn)的14nm商用硅材料晶體管，能耗卻只有硅材料晶體管的1/4，相關(guān)成果發(fā)表于《科學(xué)》。 這意味著如果未來(lái)碳基芯片管能夠產(chǎn)業(yè)化，將可以讓我國(guó)擺脫對(duì)西方硅基芯片的依賴(lài)，按照碳基機(jī)芯片性能是硅基芯片的3倍來(lái)計(jì)算，要生產(chǎn)出5納米的芯片，只需要具備14納米光刻機(jī)就可以，用不到7納米光刻機(jī)，這樣就不用看荷蘭ASML的臉色了。 而目前由上海微電子自主研發(fā)的28納米光刻機(jī)，預(yù)計(jì)將在2021年投產(chǎn)，按照這個(gè)研發(fā)速度，未來(lái)上海微電子還有可能研發(fā)出14納米的光刻機(jī)，如果將14納米光刻機(jī)和碳基芯片結(jié)合在一起，我國(guó)將可以大幅縮小跟西方硅基芯片的差距，甚至達(dá)到領(lǐng)先的目的，從而擺脫西方一些國(guó)家對(duì)我國(guó)的技術(shù)封鎖。 當(dāng)然，目前擺在我國(guó)面前的還有很長(zhǎng)的路要走，雖然北京大學(xué)在碳基納米管上取得了技術(shù)上的突破，但是碳納米管集成電路批量化制備的前提是實(shí)現(xiàn)超高半導(dǎo)體純度、順排、高密度，大面積均勻的碳納米管陣列薄膜，這對(duì)于制造工藝會(huì)要求更高。 碳納米管CMOS技術(shù)正快速走向成熟，雖然近幾年還不能應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，但是未來(lái)必將走向應(yīng)用，并且提供全新的可能性。

    半導(dǎo)體 cmos 碳納米 碳基芯片

  • VR設(shè)備可以被視為醫(yī)療設(shè)備嗎？

    虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)將無(wú)處不在，沉浸、交互、仿真是VR技術(shù)的三大特點(diǎn)。當(dāng)電影科幻進(jìn)入生活，改變沉悶舊現(xiàn)實(shí)，將我們的生活變得更加有意義。但當(dāng)VR進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域，VR頭戴設(shè)備是醫(yī)療設(shè)備還是娛樂(lè)硬件?VR頭戴設(shè)備可以視為醫(yī)療設(shè)備? 虛擬現(xiàn)實(shí)硬件和軟件的制造商都希望在醫(yī)療創(chuàng)新上留下自己的印記。 讓我們看一下醫(yī)療設(shè)備的當(dāng)前定義，以及當(dāng)前或?qū)?lái)的VR技術(shù)是否符合條件。 一、從法律上講什么是醫(yī)療設(shè)備? 在深入探討這場(chǎng)爭(zhēng)論的關(guān)鍵之前，定義關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)很有用。美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)為“醫(yī)療器械”一詞提供了定義。 在FDA看來(lái)，各種各樣的產(chǎn)品都可以用作醫(yī)療設(shè)備：壓舌板、便盆、測(cè)試試劑盒和試劑、一些發(fā)射輻射的設(shè)備、可編程起搏器、手術(shù)設(shè)備和激光超聲波設(shè)備、其他包含微芯片的醫(yī)療設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室使用的診斷設(shè)備等。 所有這些產(chǎn)品的共同點(diǎn)是，它們被標(biāo)記并銷(xiāo)售用于醫(yī)療目的。根據(jù)FDA法規(guī)，這些產(chǎn)品可用于預(yù)防、檢測(cè)、減輕或治愈人類(lèi)或動(dòng)物的已知醫(yī)學(xué)狀況。 它還包括旨在通過(guò)化學(xué)作用以外的任何方式影響生物功能或結(jié)構(gòu)的任何設(shè)備。歐盟與世界衛(wèi)生組織(World Health Organization)一樣，為識(shí)別醫(yī)療器械提供了非常相似的指令和規(guī)定。 此處的目的是在設(shè)備和藥物之間劃定牢固的界限。對(duì)于今天的討論而言，最重要的事實(shí)是，根據(jù)這些FDA法規(guī)規(guī)定，軟件應(yīng)用程序不符合醫(yī)療設(shè)備的條件。 在國(guó)內(nèi)，國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局也對(duì)醫(yī)療器械做了詳細(xì)的規(guī)定： 醫(yī)療器械，是指直接或者間接用于人體的儀器、設(shè)備、器具、體外診斷試劑及校準(zhǔn)物、材料以及其他類(lèi)似或者相關(guān)的物品，包括所需要的計(jì)算機(jī)軟件;其效用主要通過(guò)物理等方式獲得，不是通過(guò)藥理學(xué)、免疫學(xué)或者代謝的方式獲得，或者雖然有這些方式參與但是只起輔助作用;其目的是： 1、疾病的診斷、預(yù)防、監(jiān)護(hù)、治療或者緩解; 2、損傷的診斷、監(jiān)護(hù)、治療、緩解或者功能補(bǔ)償; 3、生理結(jié)構(gòu)或者生理過(guò)程的檢驗(yàn)、替代、調(diào)節(jié)或者支持; 4、生命的支持或者維持; 5、妊娠控制; 通過(guò)對(duì)來(lái)自人體的樣本進(jìn)行檢查，為醫(yī)療或者診斷目的提供信息。 二、VR作為醫(yī)療設(shè)備的案例 VR仍然是一項(xiàng)相對(duì)較新的技術(shù)，可能會(huì)使它很難分類(lèi)。 當(dāng)然，VR頭戴設(shè)備不僅是軟件，而且還不確定它們?cè)卺t(yī)療設(shè)備領(lǐng)域的當(dāng)前地位。 盡管如此，VR技術(shù)已經(jīng)在患者治療、診斷和醫(yī)師培訓(xùn)方面顯示出了巨大的潛力，尤其是在新冠期間，國(guó)內(nèi)外許多醫(yī)療機(jī)構(gòu)都開(kāi)始采用虛擬現(xiàn)實(shí)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程培訓(xùn)和輔助治療。 考慮到上述醫(yī)療設(shè)備的法律定義，目前在醫(yī)療保健中最引人注目的VR應(yīng)用是什么?這里有幾個(gè)例子： 1、醫(yī)師培訓(xùn)。約翰霍普金斯大學(xué)，芝加哥大學(xué)和卡爾加里大學(xué)都是基于VR的外科培訓(xùn)計(jì)劃的早期采用者。除了提供安全，詳細(xì)的環(huán)境來(lái)觀(guān)察和參與手術(shù)之外，該技術(shù)還具有將自己完全沉浸在患者掃描中的能力，從而達(dá)到了以前無(wú)法實(shí)現(xiàn)的術(shù)前計(jì)劃水平。 2、改善患者的視力。幾代人的傳統(tǒng)看法是，電視毀了我們的眼睛。但VR頭顯可能幫助患者改善視力。一家名為Vivid Vision的公司已經(jīng)與88家診所建立了合作伙伴關(guān)系，提供基于VR的治療方法，用于治療懶人眼、斜眼和其他視力障礙?；颊咧恍璐魃隙鷻C(jī)并在監(jiān)督下進(jìn)行沉浸式游戲即可糾正眼睛的運(yùn)動(dòng)。 3、焦慮癥的治療。精神衛(wèi)生專(zhuān)業(yè)人員認(rèn)為Psious和類(lèi)似公司的VR計(jì)劃具有很大的潛力。這個(gè)想法涉及創(chuàng)造放松的虛擬空間，并進(jìn)行有針對(duì)性的、冥想的、注重放松的鍛煉，以使患者學(xué)習(xí)正念并更好地控制侵入性思想。 4、物理治療和患者康復(fù)。VRHealth是一家全球性的VR公司，在波士頓和以色列都有業(yè)務(wù)。其任務(wù)是提高物理治療，疼痛管理，協(xié)調(diào)問(wèn)題甚至認(rèn)知康復(fù)方面當(dāng)前治療模型的有效性。該公司在美國(guó)30個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)設(shè)有辦事處。優(yōu)勢(shì)之一是醫(yī)生可以在家中舒適地遠(yuǎn)程評(píng)估患者。 焦慮，驚慌失調(diào)和老年護(hù)理。一個(gè)名為jDome BikeAround的VR程序旨在幫助老年人在導(dǎo)航外部世界時(shí)恢復(fù)他們的動(dòng)力和信心。在由Google Maps精心制作的虛擬街道上騎虛擬自行車(chē)時(shí)，老年患者可以重新回顧他們?cè)?jīng)去過(guò)的地方，并進(jìn)行其他形式的正念和心臟訓(xùn)練。 所有這些都是虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)療保健中的強(qiáng)大功能的真實(shí)展示。這些跡象似乎決定性地表明，VR在各個(gè)年齡段和所有條件的患者的生命中都具有真正的持久力和意義。 三、VR是醫(yī)療設(shè)備嗎? 讓我們回到最初的問(wèn)題：VR頭戴設(shè)備是否應(yīng)被視為醫(yī)療設(shè)備? 在探討了幾家公司已經(jīng)在使用或計(jì)劃在未來(lái)使用該技術(shù)之后，很明顯，當(dāng)今醫(yī)學(xué)界最受矚目的VR項(xiàng)目似乎已符合FDA和EU法規(guī)和指令的醫(yī)療設(shè)備條件。這些VR軟件應(yīng)用程序與可穿戴硬件相結(jié)合，為以下人員提供了相當(dāng)令人信服的工具： 使用基于VR的游戲糾正導(dǎo)致視力不佳的肌肉問(wèn)題;評(píng)估患者的認(rèn)知和身體能力、為各種精神疾病提供救濟(jì)、通過(guò)康復(fù)幫助患者達(dá)到身心健康。 顯而易見(jiàn)，如果硬件制造商繼續(xù)尋找降低價(jià)格，提高頭戴式耳機(jī)舒適性的方法，并且軟件制造商不斷提供證據(jù)表明其VR治療可為患者帶來(lái)顯著效果，那么醫(yī)療保健領(lǐng)域的VR將會(huì)存在。 最后一個(gè)問(wèn)題是：像FDA這樣的監(jiān)管機(jī)構(gòu)如何處理此類(lèi)最先進(jìn)治療方式的批準(zhǔn)程序?作為醫(yī)療保健領(lǐng)域許多知名人士的使命，它們是否將有助于降低發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的治療成本? VRHealth的產(chǎn)品擁有FDA批準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)13485認(rèn)證。早期VR在外科手術(shù)培訓(xùn)中的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)自己要遵守另一個(gè)ISO標(biāo)準(zhǔn)-ISO 13407，該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了以人為中心的交互式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 為了促進(jìn)更安全的創(chuàng)新，F(xiàn)DA概述了使其新醫(yī)療器械審批流程現(xiàn)代化以及對(duì)現(xiàn)有醫(yī)療器械進(jìn)行迭代的計(jì)劃。 設(shè)備制造商的反應(yīng)大多是積極的，許多人表示支持更長(zhǎng)的審批和文件流程，以及在現(xiàn)實(shí)世界中更積極地監(jiān)控設(shè)備性能的指導(dǎo)方針，而不是依賴(lài)患者的投訴。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)療保健領(lǐng)域是相當(dāng)新穎的，但大部分的技術(shù)幾乎已經(jīng)到位，包括謹(jǐn)慎樂(lè)觀(guān)的醫(yī)生和病人的興趣，以及來(lái)自FDA、ISO和其他消費(fèi)者保護(hù)機(jī)構(gòu)的相關(guān)和現(xiàn)代化的指導(dǎo)方針。 我們現(xiàn)在很難完全看清楚虛擬現(xiàn)實(shí)的未來(lái)，因?yàn)閯?chuàng)造和體驗(yàn)的可能性太多了。但是虛擬現(xiàn)實(shí)能過(guò)為醫(yī)療領(lǐng)域帶來(lái)發(fā)展，其未來(lái)必定是充滿(mǎn)希望的。

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