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超低電壓晶片

2015/10/27
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您曾經想像過,未來的手機可以不必充電嗎?最近工研院發表了「超低電壓晶片技術」,未來可望讓電子產品的電源消耗大幅降低,甚至靠人體體溫與外界的溫差發電,就可以使用。請聽以下的科學三分鐘,為您介紹這項兼顧「開源、節流」,有產業化潛力的新技術:超低電壓晶片。

「超低電壓晶片」的設計,是工研院在經濟部技術處支持下,所研發的創新科技。為什麼靠著超低電壓運作的IC晶片,對於像手機這類智慧手持裝置這麼重要呢?工研院資訊與通訊研究所的吳誠文所長,給了我們答案:

智慧手持裝置裡面,最重要的關鍵零組件還是IC。那IC在智慧手持裝置裡面,我們最關心的倒不是它的效能,因為效能其實大家都會往前走,可能差距不會很大。最難的是,怎麼樣把它的耗能能夠降下來。那耗能要降低,有非常多技術層面要去克服,其中一個關鍵的技術就是:未來的發展,可能要把目前我們使用大概在1 V左右這個電壓,要把它降到一半以上,要降到0.5 V,甚至要更低。

原來,只要IC晶片能靠0.5伏特以下的電壓運作,就能確實地降低耗能,也就是達到能源的「節流」。未來如果應用在最耗能的處理器、記憶體上面,節能的效果就會更明顯。那麼,所謂的「開源」,又是怎麼做的呢?

原來,這項「超低電壓晶片技術」也包含利用環境能源來發電的創新功能。舉例來說,人的體溫通常會比環境溫度高,只要高出攝氏兩度以上,這個溫差就可以用來發電。在工研院的技術當中,就應用了「熱電晶片」,利用人的體溫對感測器產生溫差,把溫差轉成微小的電位差,再利用高效率的升壓控制電路把電壓升到0.5伏特左右,足以供應超低電壓晶片使用,或為電池充電。

此外,工研院還融合了他們自主開發的「最大功率點追蹤技術」,來提升「熱電晶片」的能源轉換效率,有效地利用人體或環境的熱能來發電。

這項技術的應用範圍很廣,像是登山客佩載於頭上的照明燈具、人們隨身使用的手錶與智慧型手機等,都用得到。另一個很有潛力的發展方向,則是像「心電圖貼片」這類的醫療電子產品,因為它需要長時間偵測身體的訊號,如果能靠體熱來供應電力,將會非常實用。除了將微小的溫差轉為電能外,也可以用同樣的技術將微小的振動轉為電能,只要改變感測器就可以了。就像工研院資通所吳誠文所長所強調的:

各種各樣的移動式的裝置,沒有辦法接固定的電源,其實將來都會需要這樣的技術。

工研院整合了中正大學、交通大學、以及國內先進半導體產業的技術資源與智慧產權,發展低耗能的系統晶片,在某些技術層面,迎頭趕上或超前國際大廠,並進行多項專利佈局。未來也期待協助國內業者,加速投入這個領域的商品開發。

今天的科學關鍵字,就是

超低電壓晶片 Ultra-Low Voltage chips

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【本單元由行政院國家科學委員會補助製播】
2013-01-27 16:55:00播出
 
標籤:晶片(13)
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