[轉載]面向未來的電子新技術

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這些未來可能的電子新技術中，你最看好哪一種？

內容摘要：介紹了一些將會影響人類生活方式的面向未來的電子新技術,其中包括塑膠太陽能電池技術、家庭機械電子工廠技術、海量存儲技術、微晶片技術及軟體無線電技術。
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/ S# g7 G/ }. L眾所周知,現代科學技術的發展異常迅速,並在不斷改變著人類的生活和生存方式。專家預言,以下一些面向未來的電子新技術將影響著人們的未來世界和生活。

8 T; q1 b7 [  F1 r6 W9 r$ g( `1  塑膠太陽能電池技術

7 A! g7 M: ?4 n    隨著現代世界能源的日益緊張,許多國家都在致力於研究太陽能的開發和利用技術。在一些城市的街頭已經能夠看見一些由太陽能電池供電的設施。經過數十年的研究開發,這些以矽為材料的太陽能電池的製造成本仍然昂貴,不易安裝,光電轉換效率也低,大約只有12~15％（現在世界上最好的單晶矽光電轉換效率大約是30％左右）,發1度電的成本大約是22美分,遠比燒煤的火力發電廠4美分1度電的成本要高。
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    令人高興的是下一代太陽能電池可能最終使太陽能發電具有競爭力。新型太陽能電池是把光生伏打電池嵌入塑膠薄膜的表面,製成太陽能發電薄膜。這種太陽能發電薄膜廉價、轉換效率高,可以有多種用途。在美國麻塞諸塞州有個Konarka技術公司,這家公司已經開發出一種工藝,這種新工藝能夠把二氧化鈦及一種吸收光的染料塗覆在塑膠薄膜的表面,染料分子吸收的光子激發二氧化鈦的電子從而發電。Konarka公司期望今年年底能夠將其第一種商品化的新型太陽能電池推向市場,這種新型太陽能電池將主要應用於消費電子設備如筆記本電腦。
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, `/ \8 c. @" r/ ~    一些大公司也關注新型太陽能電池技術。西門子開發的一種新技術是把一種納米級的碳60分子同導電的聚合物熔融在一起製成塑膠太陽能電池;而美國通用電氣公司則是利用一種有機發光二極體作為吸光材料來製造塑膠太陽能電池。
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  採用塑膠太陽能電池,實際上能夠使許多材料具有發電能力。例如,塑膠太陽能電池可以嵌入手提電腦的箱壁,可以隨時在光照條件下對電腦充電;也可以裝在電動汽車車身,為電動機供電;房屋的屋頂更可以覆蓋塑膠太陽能電池,以供應日常用電。

2  家庭機械電子工廠技術
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    專家預言,未來的家庭機械電子工廠可能讓消費者能夠擁有他們所需要的更多樣化的產品。未來的家庭電子工廠實際上是採用現在噴墨列印技術的裝置。美國康奈爾大學、麻省理工學院、加州大學伯克萊分校的研究人員正在悄悄地開發一種工藝,利用噴墨列印技術生產機械電子產品。當然,真正製造產品的過程還需要已有的電路、開關以及其他可拆卸零部件。

    比如家�的電視機遙控器壞了,就可以利用這樣的家庭機械電子工廠自製一個：從互聯網上下載數位化電路圖,用家庭機械電子“列印”機列印出所需的電路板,列印“墨水匣”�裝的是聚合物及其它材料,每列印一次完成電路板的一層。正在這一領域中開展研究的加州大學伯克萊分校教授約翰坎尼指出,用戶只需為數位化電路圖及所用材料付款,而不需為產品本身付款。

) P: G6 Z0 g2 B8 @5 r    雖然科學家們把這樣的家庭機械電子工廠戲稱為“聖誕老人機器”,這種裝置的潛力卻不能小看。塑膠邏輯（PlasticLogic）是倫敦的一家公司,顧名思義這家公司是用塑膠來製造電子器件,該公司期望能用這種技術製造電腦顯示器;美國航太航空署的工程師們則設想在宇航員飛往火星途中用這樣的裝置製造備用的零部件。

    家庭機械電子工廠的英文名字叫mechatronics,意即“機械電子”。然而能夠應用這種裝置的家庭的人口素質必定是很高的,因為用戶必須知道到哪裡去下載什麼樣的數位化設計圖,製造有關電子產品還要有相關的零部件。這是一種令人歎為觀止的DIY。這種裝置的問世也表明,在電子產品製造業,設計與製造的分離是一個趨勢。用家庭機械電子工廠固然可以“列印”出自己需要的產品,不過前提是這種產品的設計是現成的。當然也可以自行設計,那就必須會用專業設計軟體,還要有機械電子領域的專業知識。所以未來多數家庭會利用現成的設計。

3  萬億位元組存儲技術

6 Z) h' n  J) j  v    人們都知道半導體業有一個摩爾定律：晶片性能每18個月翻一番。過去6年中,存儲技術的發展超過了摩爾定律,硬碟存儲容量每年都要翻一番。5年前,絕大多數電腦用戶不可能用250G容量的硬碟,現在這樣的硬碟售價只有250美元。數位音樂及數位影像技術的流行表明消費電子產品對於大容量存儲技術的需求保持上升態勢。預計消費類存儲產品銷售額將從2003年的14億美元增長到2008年的43億美元。東芝公司負責硬碟製造的經理艾米說：“誰會嫌自己家的櫥櫃多呢？硬碟容量也類似,你永遠不會夠用。”不過最近存儲技術的發展速度慢下來了,硬碟存儲容量年增長40％,這是因為現有技術已經走到盡頭。

* e! n+ l# [& k& a  E" F$ x    現在的硬碟磁頭讀寫資料的方式是水準的,下一代硬碟磁頭讀寫資料方式是垂直的（PMR）。這麼說理解起來有一定難度。形象的比喻是水準讀寫資料猶如割倒的玉米杆躺在地�,而垂直讀寫資料如同沒有收割的玉米挺立在地�。由於每比特資料佔用磁碟空間較少,垂直讀寫資料方式能夠在相同的磁碟空間存儲更多的資料,而且由於資料排列緊密,磁頭讀寫時移動距離要比水準讀寫方式小很多,所以耗能也少,在移動計算的情況下可以有效地延長電池使用時間。

    PMR硬碟將在不久後開始生產,投產初期的產品將主要用於高端的企業存儲系統。不過人們可以想到,隨著PMR硬碟的體積縮小,存儲容量增大,將很快進入消費電子產品市場。未來的手機、PDA等移動終端都可能採用PMR硬碟。而且一旦2GB（千百萬位元組）微型PMR硬碟價格下降到80美元以下,PMR硬碟將同現在的快閃記憶體產品展開市場競爭。據有關預測,兩年內2GB微硬碟價格可以降到100美元以下。音樂愛好者將可以購買擁有200GB存儲量的iPod（美國蘋果公司生產的MP3音樂播放器）。到2010年,消費者甚至可以買到有1萬億位元組存儲量的移動媒體播放器,如此龐大的存儲量可以裝下迪士尼所有的動畫片,剩餘空間還能裝足夠你聽一個月的音樂。
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4  超級寬頻網中的微型光晶片技術

; E- X8 f) X; i, j1 G( L    現在已經有50％的美國家庭通過寬頻連接互聯網。不過這種連接在最後一段的基礎設施一般是已經落伍的同軸電纜或是電話線。光纜入戶不是不可以,成本很高,每戶成本大約1 300美元。
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    微型光晶片可以改變這種現狀,採用微型光晶片可以大大降低光纜入戶的成本,讓家庭用戶享受真正的超級寬頻。微型光器件把光路以及通常是分離的光學元件集成在一個光晶片上,這又是一個改變電信業經濟學的重大技術創新,電信業採用光晶片可以以很低的成本傳輸大量資料。

    售價高達數萬甚至數十萬美元的光學元器件可能因為光晶片的採用而大大縮小體積,成本下降90％以上。
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    “微型光器件將把個人電腦業的經濟學帶到電信業來。”Parama網路公司的首席執行官HemantBheda很肯定地說。該公司生產的價格5 000美元的光器件能夠替代原來價格5萬美元用於多路傳輸的光學設備。Infonetics研究公司的霍華德先生指出：這是一種具有破壞性的技術。因為它的出現打破了電信業的現狀。

- K4 K; ~! D0 e6 |    第一種光晶片已經在Infinera公司製造的高端傳輸系統中運行;而Parama公司正在把它開發的光晶片出售給Movaz網路公司,這是一家位於亞特蘭大的設備製造商。到2010年,光晶片的市場可能達到數十億美元的規模。今天消費者可能不會關注這一技術,但是10年後,在家�下載一部高清晰度電影就像是今天看體育頻道一樣普通,就幾乎不可能對這一技術視而不見。
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0 ]! @, a) s  G5  無線漫遊的技術

    無線通信領域是一個標準混亂的世界。手機通信、無線局域網、軍用無線通信及公共安全無線網路各自在特定的頻段工作,這一工作頻率是相關硬體在工廠生產時就已經設定的。所以美國的CDMA手機在歐洲不能用,而歐洲的許多GSM手機在***也沒法用。這在平時只是麻煩而已。但是在某些緊急情況如911,消防隊同員警居然無法通過無線通信設備聯繫,因為頻率不同,設備不相容。
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( \% z" O; Y+ ~, I    為了解決這一問題,新興企業Sa bridge技術公司以及Vanu等正在用軟體替代相關硬體,從而能夠與不同標準、不同工作頻段的無線通信網路相容。這種技術稱為軟體無線電（softwareradio）。想要駕車橫跨美國旅行而又希望始終保持無線上網的話,軟體無線電能夠利用所到之處的各種無線通信網來上網,不論這種無線通信網是過時的模擬蜂窩電話網還是最新的3G無線網,或是時髦的WiFi及Wi-Max無線局域網。

軟體無線電論壇的阿蘭說:“軟體無線電解決了不同無線通信標準產生的互操作問題。”軟體無線電論壇是一個工業組織,它聯合Intel、摩托羅拉、高通等100餘家企業制訂有關軟體無線電的工業標準。軟體無線電在技術上仍然存在問題：今天的軟體無線電技術需要擁有強大處理能力的晶片,這類晶片功耗高,價格貴。不過五角大樓每年在採購通信技術方面要花150億美元,防務通信市場對於軟體無線電技術的需求已經增長了。GeneralDynamics公司已經獲得10億美元的軟體無線電訂單,軟體無線電技術將使美國陸軍士兵、海軍水手、空軍飛行員能夠在激烈戰鬥的時候保持無線通信。軟體無線電技術進入消費市場還要再過一段時間。不過5年之內,軟體無線電市場將有310億美元之巨。到時候就可以買一個能夠在各種不同標準無線通信網路工作的手機,從此無線漫遊再無障礙。
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    軟體無線電技術的崛起走的是從軍用到民用的老路。無線通信中CDMA（碼分多址）本來是軍用衛星通信技術,後來用到民用移動通信,並因此出現了高通這樣的企業。所以就是在今天,軍用領域的需求仍然是推動技術發展的動力。