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2017.03.07

感測器十倍速開發!物聯網晶片百倍數成長

登山領隊收到簡訊通知「緊急狀況!」立刻得知有登山同伴滑落山谷,手機也同時顯示同伴的精確座標位置,便於立即展開搜尋與救援,避免憾事發生。嗶嗶!螢幕顯示智慧骨板晶片傳來的訊息:「骨頭癒合狀況良好,骨板已可取出。」醫生依據此訊息開刀取出骨板,不僅可避免誤診,亦可降低骨頭尚未完全癒合而再次發生骨折的機率。藉由國家實驗研究院晶片系統設計中心(晶片中心)研發的「感測晶片高速整合技術」,可大幅縮短開發感測晶片所需時間,快速實現上述情境的智慧生活。



(圖一) 國研院晶片中心研發「感測晶片高速整合技術」,可大幅縮短開發感測晶片所需時間,實現智慧生活。圖為智慧骨板晶片之應用,骨頭在骨板的固定下,骨折處漸漸癒合。(資料來源:陽明大學骨科器材研發中心)

台灣的半導體產業,在IC設計、製造、封測的全球市占率皆是數一數二,但感測晶片和IC並不相同,需要將台灣擅長的電子領域,與機械、化工、環工、生醫等跨領域結合,現在主要都是國外大廠在主導。在未來物聯網以及穿戴式裝置普及的世界,感測晶片將居於核心地位,數量將是現有IC晶片的百倍以上。為協助台灣的半導體產業跨足這一片藍海,國研院晶片中心研發出「感測晶片高速整合技術」,可據以快速開發感測晶片,時間可縮短為現有的1/10。

應用於穿戴式裝置或物聯網應用的無線感測晶片可區分為五大區塊,分別是感測器、感測信號讀取、處理器、無線傳輸和電源管理電路。國研院晶片中心針對這五大功能,各自發展出一些具備不同特性的感測器或電路區塊,例如感測器,有形變、運動、生醫、環境等不同的感測器,或如處理器,有運算速度快但耗電,以及省電但運算速度慢的(圖二),可以運用於不同功能需求的感測晶片。

「感測晶片高速整合技術」即是可以任選不同特性的區塊,組合成全新的感測晶片,例如國研院晶片中心組合運動感測器、電容感測信號讀取、省電低速處理器、藍芽無線傳輸、電池電源管理電路,製作出「智慧背包感測晶片」,當背包快速大幅移動時,即可能是登山者跌落山谷,可立即發出求救訊號給指定對象(例如領隊、家人);晶片中心又組合形變感測器、電阻感測信號讀取、RFID無線傳輸、電磁波能量擷取電路,製作出「智慧骨板晶片」,當受傷的骨板完全癒合,不再產生形變,就會發出訊號通知醫生可以開刀取出骨板了。

(圖二) 無線感測晶片可區分為五大區塊,使用國研院晶片中心研發的「感測晶片高速整合技術」,可快速組合完成物聯網應用之無線感測晶片,大幅簡化設計及測試時間,加速物聯網應用之創新投入。


(圖三) 國研院晶片中心組合運動感測器、電容感測信號讀取、省電低速處理器、藍芽無線傳輸、電池電源管理電路,製作出「智慧背包感測晶片」,當背包快速大幅移動時,即可立即發訊號給指定對象。

國研院晶片中心提供的五大區塊,都已通過測試,可重複驗證使用,亦可進行彈性整合。若直接進行組合,不需修改即可符合開發產品的需要,則組合驗證時程可大幅縮短到1年以內;若需依產品特性進行修改,因五大區塊皆具有可調整性,可快速修改後進行組合驗證,整體時程也只需1~3年。相較於目前研發感測晶片動輒10多年相比,開發時程可縮短至1/10,有助於學界及廠商開發各式各樣的創新型感測晶片,爭取物聯網商機。

物聯網應用將無所不在,需要機械、醫學、能源等不同領域的專家,與台灣最強的ICT領域結合,才能創造更多新穎的應用。國研院晶片中心希望藉由「感測晶片高速整合技術」之建立,能結合學界與業界研發能量,進行跨領域合作,縮短創新穿戴式裝置及物聯網整合產品的研發時間,讓台灣ICT產業偕同各領域共同進入物聯網應用百倍成長的未來。

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