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蘋果無線耳機AirPods相信不陌生,售價高過萬元的Airpods你見過麽?

西门子深爱激情网內容   查阅次数:2746   更新时间: 2019-07-22 17:40

對于蘋果無線耳機Airpods相信大家不會陌生,在過去的幾年裏,蘋果Airpods耳機已經成爲一種文化現象,並且越來越多的人能夠接受那個醜到爆的外觀,不過售價高過萬元的Airpods你見過麽?

說實話,每次看到花灑的時候就會想到Airpods,原諒我的審美,因其奇醜外觀我一直沒忍心下手。不過,那些蘋果的死忠們可不這麽想,甚至國外設計師更是制作了一款“鑲鑽版Airpods”令人驚訝不已。

前不久,来自美国洛杉矶的设计师Ian Delucca推出了一款采用各种奢华材料打造的Airpods。这款奢华版本通体采用了白金图层,并且耳机上镶嵌了1000颗VVS天然钻石,每套都刻有版本号和创作日期,它的支架是大理石材质,可用于收纳放置和充电。

並且目前僅僅出售25套,每套的價格爲20000美元,如此設計的“花灑”你喜歡麽?

原文標題:花灑靈感!奢華款鑲鑽Airpods,20000美元一套

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芯片“自組裝”何時能走向商用?

在半導體領域,“摩爾定律”可謂是無人不知、無人不曉。可以說在過去幾十年,半導體産業在摩爾定律的推動下高速發展。但是現在,隨著晶體管縮放尺寸逐漸逼近物理極限,半導體工藝制程的推進也越來越困難,“摩爾定律”已死的聲音也開始不絕于耳。不過,即便如此,科學界也依然希望通過一些新的技術來繼續推動摩爾定律的前進。

“摩爾定律”已死?

摩爾定律是由英特爾創始人之一的戈登·摩爾于半個世紀前提出來的。其內容爲,“當價格不變時,集成電路上可容納的晶體管的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍。”

自摩爾定律提出之後的幾十年,整個半導體産業也確實按著摩爾定律在持續快速的前進,但是自28nm之後,摩爾定律便開始呈放緩態勢,其所帶來的經濟效益也開始降低。

雖然去年上半年台積電的7nm工藝已經量産,而且5nm也已經在路上,接下來3nm甚至是1nm或許仍然還有路可以走,但是這毫無疑問將會更加的困難。

而更爲令人悲觀的是,雖然隨著工藝的提升,晶體管密度還可以進一步增加,但是能夠帶來的性能提升或功耗的降低卻越來越少。比如從28nm到16nm,面積縮小了40%,速度提高了30%-40%,但是如果選擇提升速度,那麽功耗就沒法降低多少。而在28nm之前,每一代制程工藝的升級,功耗都能夠降一半多,面積降一半多,速度提升一倍多。但現在,這樣的好事情已經一去不複返了。

除此之外,隨著工藝制程從10nm向7nm、5nm、3nm、1nm的繼續演進,所需要付出的代價也更具高昂。摩爾定律所帶來的經濟效益也將會不複存在。

此前,國外Semiengingeering網站曾發布過一篇工藝和芯片開發費用的文章。文中指出28nm節點的芯片開發成本爲5130萬美元;16nm節點則需要1億美元;7nm節點需要2.97億美元;5nm節點,開發芯片的費用將達到5.42億美元;由于3nm還處于最初期的開發階段,所以其開發成本至今還難以確定,3nm的開發費用有可能超過10億美元。

此外,先進的晶圓廠建設同樣需要大量的現金支持,以采用最新的設備來提升工藝制程,這將進一步拉高芯片的制造成本。比如7nm之後的5nm就必須要用到最新的EUV極紫外光刻技術,而目前全世界僅有ASML可以供應EUV光刻機,而且一台EUV光刻機的售價就高達1億多美元。

顯然,隨著制程工藝的不斷逼近物理極限,不僅在技術實現上越來越困難,所需要的設備越來越複雜,而且芯片開發成本也急劇增長,如果芯片廠商沒有足夠的實力,芯片出貨沒有足夠的出貨量,將很難承擔高昂的成本。

全新的“自組裝”技術

在“摩爾定律”的推進越來越困難,甚至“摩爾定律”已死聲音越來越多的當下,包括英特爾在內的衆多半導體企業也紛紛寄希望于通過“內核架構創新”、芯片工藝由原來的2D轉向2.5D/3D堆疊、自旋電子、神經元計算、量子計算等方法來繼續推進“摩爾定律”的經濟效益。

对于以上的这些新技术可能大家或多或少都有了解和接触过,而在去年在德国举办的TED演讲当中,来自美国的研究人员Karl Skjonnemand为延续“摩尔定律”提出了一种全新的思路,即利用“分子工程和模拟自然的方法”来实现晶体管的“自组装”,从而极大的降低半导体制造的成本。

▲根据资料显示Karl Skjonnemand目前是美国的一家专注于未来的芯片制造开发所需先进的纳米材料公司的技术总监,他拥有20年亚太、欧洲和美国项目管理经验。

而在介紹“晶體管自組裝”技術之前,我們有必要先來了解下,傳統的半導體制造工藝流程。

那麽相對于傳統的半導體制造工藝,所謂的晶體管的“自組裝”技術又有何優勢呢?

Karl Skjonnemand认为,在传统的芯片当中,晶体管的微型结构特征有非常多都是重复的,是一种高度周期性的结构。因此,他想在替代技术中利用这种周期性,他想采用自组装材料,自然的组建周期性结构,来构建晶体管,让这些材料来完成精图案的制作,而不是试图在已经越来越困难的图案投射技术上突破。

自组装原理在大自然中随处可见,比如我们的脂质膜到细胞结构,再到DNA能够复制,并且一代代的遗传下去,就是一种自然组装技术。因此,Karl Skjonnemand认为,自组装技术可以应用到芯片制造当中。

他介紹了一種名爲“嵌段共聚物”的自組裝材料——由兩條長度只有幾十納米的聚合物鏈條,但是這些聚合物鏈彼此排斥。可以將它們強制組合在一起,在系統中創造一種“嵌入式窘組”。而一塊不大的材料,可包含幾十億這樣的聚合物鏈,相似的化合物粘結在一起,同時互斥的化合物則會相互分離。這些化合物四處移動,直到變成一個特定的形狀。

Karl Skjonnemand表示,天然的自组装形状是纳米级的,有规律和周期性,还很长,这就是我们在晶体管排列中所需要的,重要的是,它们能够提供比传统晶体管蚀刻更为精细的细节。

所以我們可以利用分子工程來設計不同的尺寸和不同的形狀,以及不同周期性的不同形狀,比如說,我們選擇一種對稱分子,他的兩條聚合物鏈長度相似,則自然的自組裝結構就是長的曲線形,像指紋一樣,指紋線的寬度和間距,不僅取決于聚合物鏈的長度,還取決于系統內部窘組的級別。

我們還可以創造更複雜的結構,如果我們使用非對稱分子,其中一條聚合物鏈顯著短于另外一條。在這種情況下,短鏈就會在中間形成一個牢固的球,被包裹在更長的相互排斥的聚合物鏈當中,形成一個自然的圓柱體。這個圓柱體的尺寸,及圓柱體之間的距離和周期性,取決于我們選擇的聚合物鏈的長度以及內嵌窘組的水平。

換句話說,利用分子工程,可以獲得自組裝的納米結構。這些結構可以是線形的,圓柱形的,同時也符合我們設計的周期性。我們利用化學工程來制造晶體管所需的納米級特征,但是具備了自組裝這些結構的能力,只解決的一半的問題,因爲還需要排列這些結構,使得晶體管可以形成電路。

对于这个问题,Karl Skjonnemand表示,可以使用宽导向结构来固定自组装结构。将他们锚定到位,使得剩余的自组装结构可以平行排列,从而与我们的导向结构保持一致。比如我们想做一个精细的40nm长的线形,对于传统的投射技术是非常困难的。我们可以先制作一个120nm的导向结构,使用普通的投射技术,这个结构将会把3个40nm长的线形排列在一起。使得这些材料可以自动的进行最复杂的精细复写。

不過,這其中依然有著其他的挑戰,比如,整個系統都需要完美的排列。因爲結構中任何微小的缺陷都會導致晶體管的失效。所以需要利用化學清洗的方法來消除納米級別的最小失誤。

“自組裝”何時能走向商用?

其实,在Karl Skjonnemand之前,已经有很多的科研机构尝试将自组装技术应用于半导体芯片制造,并且近几年也取得了一些突破。

早在2012年,比利時的微電子研究中心就在自己的工廠裏安裝了世界上的首個自組裝生産線。在那裏,科學家改進材料和設計,減少自組裝結構的誤差。

此外,紐約州立大學也在阿爾巴尼的納米尺度工程中心裏運營著一條自組裝的生産線。

在2014年的Semicon West半导体深爱激情网会议上,IMEC的流程技术研发副总裁安·斯特更就曾表示,自组装技术看起来可以作为极紫外光刻法的替代方法,延长现有光刻法的寿命。IMEC现在可以用自组装技术设计出和英特尔最新的芯片相似的结构,尺度可小至14纳米。斯特更当时表示,自组装技术有望替代EUV技术。

纽约州立大学纳米尺度工程中心纳米工程副教授克里斯托弗·波斯特在Semicon Westl论坛上也曾表示,其深爱激情网线现在可以可靠地产生重复的线条和鳍状结构,可以精细到18nm。“我们制造了一些让人印象深刻的结构,”波斯特说。“这种方法在材料和制造能力上已经没问题了。”

2016年初,美国国家标准与技术研究所与IBM的研究人员开发了一种沟槽技术,能被用以通过定向自组装来打造半导体芯片。显然,这种沟槽技术与前面Karl Skjonnemand介绍的用于打造自组装半导体芯片所需的“导向结构”作用类似。

在2017年,來自麻省理工學院和芝加哥大學的一群研究人員就宣布聲稱已經找到了一種方法,可以開發出更窄的線寬,並可望能應用在標准的大規模經濟型生産設備中,而這種方法就是利用了“自組裝”技術。

麻省理工学院的副教务长兼化学工程教授Karen Gleason表示,现在,先进的芯片工艺通常需要非常昂贵的极紫外光光学技术,或是通过扫描芯片表面的电子束或离子束建立逐行扫描影像,这些方法都过于缓慢且昂贵。

麻省理工學院的研究人員提出的方案是,首先使用目前已被大量采用的光刻技術,用于在芯片表面上産生線路圖案。而後使用“嵌段共聚物”的材料層,會自然地分離到交替的層或是其他通過旋塗溶液形成的可預測圖案。嵌段共聚物是由兩種不同高分子聚合物形成的鏈狀分子。

“兩個嵌段的尺寸可確定在沈積時將自行組裝的周期層尺寸或其他圖案。而後一個保護性的聚合物層會被放置在嵌段聚合物上,通過化學氣相沈積的方式完成這一過程。這個過程是一大關鍵,它對嵌段聚合物的自組裝造成約束,迫使其形成垂直層而非水平層,底層的光刻圖案將引導這些層的定位,但共聚物會自然地導致其寬度要比基線的寬度更小。同時由于頂部聚合物層還能圖案化,因而該系統可用于建立更加複雜的圖案,如微芯片的互連。”

麻省理工研究人員表示,目前大多數芯片都使用現有的光刻技術,CVD本身很容易理解,因此實施新技術會更加簡單。不需要改動設備,使用的也都是熟悉的材料。

而在2018年,香港中文大學化學系缪謙教授研究團隊發明了具有獨特自組裝結構的有機半導體材料,設計合成了帶有不同功能基團的六苯並苝衍生物,並在其晶體結構中發現了一種罕見的分子堆積方式。這些六苯並苝衍生物具有扭曲的共轭骨架,在晶體中形成獨特的磚砌結構,保持基本相同的二維π-π堆積模式而不受各種功能基團的影響。同時,缪謙教授研究團隊還在此基礎上結合有機薄膜晶體管與微流管道成功制備了高選擇性、高靈敏度的化學和生物傳感器。

▲六苯並苝衍生物的堆積模式

通過上圖,我們可以看到該有機半導體的堆積模式具有高度一致的周期性結構,而每個結構的長寬均不到2nm。

当然,从目前来看,利用“自组装”技术来打造半导体芯片仍处于实验室或者试验深爱激情网阶段,要想走向大规模商用还需要解决一些问题,比如前面Karl Skjonnemand提到的需要解决“结构中任何微小的缺陷”,此外,还需要有一套对应的开发工具来便于芯片设计公司利用自组装技术和材料来进行开发。

不過,相對于傳統的半導體制程技術來說,“自組裝”技術確實將有助于繼續推動芯片制造工藝的提升,同時極大的降低先進芯片制造的成本。

“通過自組裝材料,繼續擴展計算和數字革命。這可能是分子制造新時代的曙光。”Karl?Skjonnemand說到。

原文標題:芯片制造深爱激情网的新方向:“自組裝”技術解析

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美國大腦植入技術公司欲在明年進行臨床試驗

由埃隆?馬斯克支持的、致力于創建人腦植入設備與機器交流的Neuralink公司表示,希望在明年底之前開始對人類患者進行試驗。

這家行事隱秘、擁有100名員工的公司周二晚在一個旨在招聘更多專家的介紹會上披露其巨大雄心。

“我們想招攬全球頂尖人才。”馬斯克在加州科學博物館表示。這位特斯拉和SpaceX的首席執行官表示,Neuralink的最終目標是讓人類實現“某種與人工智能的共生”。

馬斯克表示,人類面臨被人工智能機器超越的風險,但如果人腦能通過與電腦連接得到增強,“我們就能夠加入這一旅程”。

他表示,該公司已開始在老鼠身上進行測試,並與加州大學戴維斯分校合作用猴子實驗。“有一只猴子能用其大腦控制電腦。”他說。

Neuralink只是一个新兴领域的参与者之一,该领域有望增强人体机能,或为截瘫患者配备可用大脑操控的机器人。其他参与者包括Facebook及CTRL-labs,后者是由亚马逊 Alexa Fund支持的一家初创企业,正试图采取一种侵入性较小的方法。

Neuralink打算在人腦中植入其稱爲“線”的專有技術芯片和信息條,並表示這可能帶來巨大的醫學進步。

“我們在治療神經疾病時的無助讓我感到謙卑。”Neuralink的首席外科醫生馬修?麥克杜格爾表示。“我們擁有史無前例地解決這些問題的潛力。”

高管们表示,他们的首要任务是帮助患有严重脑部疾病的患者,但他们的目标是设计一款通过iphone app控制的微型、无线植入体。他们谈到仅通过思维来实现交流,以及恢复运动与感官功能,比如让盲人复明。

Neuralink的總裁馬克斯?霍達克表示,該公司將爭取美國食品藥品管理局的批准,最早于明年開始人體臨床試驗。在一篇研究論文中,該公司表示已經在動物身上進行了至少19次植入“線”的手術。

但他承認,開發路徑將是漫長的,需要外部幫助及學術合作。

原文標題:美國大腦植入技術公司擬明年進行臨床試驗

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