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與電子工程相關之尖端科技
 

【作者: 誠君】   2004年05月05日 星期三

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先進的科技一直是驅動全球經濟發展的主要動力。雖然,大家都比較關注目前現有的技術所能產生的新應用和新價值,但是,目前正在實驗室裡研發的新科技,未來即可能改變整個電子產業的面貌。


根據國外專家研究,未來5至20年之間,可以長期帶動全球電子工業繼續發展的新科技共有五種:生物電子學(Bioelectronics)、微小型電池(Micro Energy Sources)、光學資料處理(Optical Data Processing)、奈米碳管(Carbon Nanotubes)、有感情的電腦(Affective Computing)。這五種新科技目前已經迅速發展到讓我們不得不正視的地步了。底下逐一簡單介紹它們的特性。


生物電子學是結合生物材料(biomaterial)和電子學創造出新材料,並可執行電子功能。早期的做法是將電子感測器和生物體結合在一起,不過,目前這方面的進展已經變慢了。最近幾年,受到DNA和蛋白質的研發成果影響,已經有一種可以利用生物擬態(biological analogy)技術或DNA傳輸機制,來開發電子裝置的新觀念存在。當前生物電子學的重要課題是,利用生物元件製造電子電路基本元件,使它們發揮類似電晶體、二極體、導體(conductor)和其它微電路的功能。此外,未來的生物電子學也可能開發出完整的DNA電腦系統。


儘管IC的工作電壓不斷地降低,但是,可攜式裝置的電源需求卻隨著新功能的不斷加入而繼續增加。傳統的電池技術已經到達它的極限,未來的行動裝置需要新一代具高能量密度、體積小的能量源。在商用的微機電系統(microelectromechanical systems;MEMS)中,例如:遙控看診、遙控偵查,需要利用薄膜(thin-film)製程技術將電源變成電子裝置的核心部份。因此,更節省體積的微小型電池或能量源將是未來的新趨勢。


所有的光學處理技術在過去二十年來,幾乎可以說是一場尚未實現的夢。不過,過去遵守莫爾定律而成功的IC製程技術,如今卻面臨著系統互連(interconnection)速度無法提昇的窘境,這也正是造成網路擁塞的主因。因此,「光」將成為電路板與晶片之間的重要媒介,這種技術也稱為高速光電基板。光電技術將從電信網路延伸到個人電腦裡面,也許未來就能看到整合光學和電子學技術的個人用「光電電腦」。


奈米碳管是由碳原子組成只有奈米大小的管狀結構材料,它結合了許多材料的特性,是理想的散熱和導電體。它非常強韌,不起化學作用,沒有毒性。因為它的優點很多,所以可能會取代目前既存的許多技術,能製造出許多新類型的材料和元件。它的可能應用範圍從藥物功能的釋放(drug delivery)到「分子電子學(molecular electronics)」,後者則包含:具高電子移動性的電晶體、分子開關、記憶容量大的儲存裝置、電子感測器、場射顯示器(field-emission display)、分子電池。不過,有幾個因素會減緩它的商業化步伐,這包括:材料市場的激烈競爭、製造成本過高、它是屬於低量生產的技術。


有感情的電腦將配備電子眼、電子耳,能說話並具有人工智慧和判斷能力。它透過臉部辨識技術和生物量測(biometric)數據,例如:膚電反應(galvanic skin response)、心跳、血壓、體溫,來判斷人類常見的六種情緒:快樂、傷心、驚訝、害怕、生氣、討厭。其應用有:保全、教育訓練、娛樂、醫療....等。不過,這些應可能會造成個人隱私權和人身安全受侵犯的問題,因此,它在市場上的成敗是由消費者的接受度決定,而不是技術問題。


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