| 內(nèi)容摘要 介紹了一些將會(huì)影響人類生活方式的面向未來的電子新技術(shù),其中包括塑料太陽能電池技術(shù)、家庭機(jī)械電子工廠技術(shù)、海量存儲(chǔ)技術(shù)、微芯片技術(shù)及軟件無線電技術(shù)。 眾所周知,現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展異常迅速,并在不斷改變著人類的生活和生存方式。專家預(yù)言,以下一些面向未來的電子新技術(shù)將影響著人們的未來世界和生活。 1 塑料太陽能電池技術(shù) 隨著現(xiàn)代世界能源的日益緊張,許多國家都在致力于研究太陽能的開發(fā)和利用技術(shù)。在一些城市的街頭已經(jīng)能夠看見一些由太陽能電池供電的設(shè)施。經(jīng)過數(shù)十年的研究開發(fā),這些以硅為材料的太陽能電池的制造成本仍然昂貴,不易安裝,光電轉(zhuǎn)換效率也低,大約只有12~15％（現(xiàn)在世界上最好的單晶硅光電轉(zhuǎn)換效率大約是30％左右）,發(fā)1度電的成本大約是22美分,遠(yuǎn)比燒煤的火力發(fā)電廠4美分1度電的成本要高。 令人高興的是下一代太陽能電池可能最終使太陽能發(fā)電具有競爭力。新型太陽能電池是把光生伏打電池嵌入塑料薄膜的表面,制成太陽能發(fā)電薄膜。這種太陽能發(fā)電薄膜廉價(jià)、轉(zhuǎn)換效率高,可以有多種用途。在美國馬薩諸塞州有個(gè)Konarka技術(shù)公司,這家公司已經(jīng)開發(fā)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涂覆在塑料薄膜的表面,染料分子吸收的光子激發(fā)二氧化鈦的電子從而發(fā)電。Konarka公司期望今年年底能夠?qū)⑵涞谝环N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(yīng)用于消費(fèi)電子設(shè)備如筆記本電腦。 一些大公司也關(guān)注新型太陽能電池技術(shù)。西門子開發(fā)的一種新技術(shù)是把一種納米級(jí)的碳60分子同導(dǎo)電的聚合物熔融在一起制成塑料太陽能電池;而美國通用電氣公司則是利用一種有機(jī)發(fā)光二極管作為吸光材料來制造塑料太陽能電池。
采用塑料太陽能電池,實(shí)際上能夠使許多材料具有發(fā)電能力。例如,塑料太陽能電池可以嵌入手提電腦的箱壁,可以隨時(shí)在光照條件下對(duì)電腦充電;也可以裝在電動(dòng)汽車車身,為電動(dòng)機(jī)供電;房屋的屋頂更可以覆蓋塑料太陽能電池,以供應(yīng)日常用電。 2 家庭機(jī)械電子工廠技術(shù) 專家預(yù)言,未來的家庭機(jī)械電子工廠可能讓消費(fèi)者能夠擁有他們所需要的更多樣化的產(chǎn)品。未來的家庭電子工廠實(shí)際上是采用現(xiàn)在噴墨打印技術(shù)的裝置。美國康奈爾大學(xué)、麻省理工學(xué)院、加州大學(xué)伯克萊分校的研究人員正在悄悄地開發(fā)一種工藝,利用噴墨打印技術(shù)生產(chǎn)機(jī)械電子產(chǎn)品。當(dāng)然,真正制造產(chǎn)品的過程還需要已有的電路、開關(guān)以及其它可拆卸零部件。 比如家里的電視機(jī)遙控器壞了,就可以利用這樣的家庭機(jī)械電子工廠自制一個(gè)：從互聯(lián)網(wǎng)上下載數(shù)字化電路圖,用家庭機(jī)械電子“打印”機(jī)打印出所需的電路板,打印“墨盒”里裝的是聚合物及其它材料,每打印一次完成電路板的一層。正在這一領(lǐng)域中開展研究的加州大學(xué)伯克萊分校教授約翰坎尼指出,用戶只需為數(shù)字化電路圖及所用材料付款,而不需為產(chǎn)品本身付款。 雖然科學(xué)家們把這樣的家庭機(jī)械電子工廠戲稱為“圣誕老人機(jī)器”,這種裝置的潛力卻不能小看。塑料邏輯（PlasticLogic）是倫敦的一家公司,顧名思義這家公司是用塑料來制造電子器件,該公司期望能用這種技術(shù)制造計(jì)算機(jī)顯示器;美國航天航空署的工程師們則設(shè)想在宇航員飛往火星途中用這樣的裝置制造備用的零部件。 家庭機(jī)械電子工廠的英文名字叫mechatronics,意即“機(jī)械電子”。然而能夠應(yīng)用這種裝置的家庭的人口素質(zhì)必定是很高的,因?yàn)橛脩舯仨氈赖侥睦锶ハ螺d什么樣的數(shù)字化設(shè)計(jì)圖,制造有關(guān)電子產(chǎn)品還要有相關(guān)的零部件。這是一種令人嘆為觀止的DIY。這種裝置的問世也表明,在電子產(chǎn)品制造業(yè),設(shè)計(jì)與制造的分離是一個(gè)趨勢(shì)。用家庭機(jī)械電子工廠固然可以“打印”出自己需要的產(chǎn)品,不過前提是這種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是現(xiàn)成的。當(dāng)然也可以自行設(shè)計(jì),那就必須會(huì)用專業(yè)設(shè)計(jì)軟件,還要有機(jī)械電子領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。所以未來多數(shù)家庭會(huì)利用現(xiàn)成的設(shè)計(jì)。 3 萬億字節(jié)存儲(chǔ)技術(shù) 人們都知道半導(dǎo)體業(yè)有一個(gè)摩爾定律：芯片性能每18個(gè)月翻一番。過去6年中,存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展超過了摩爾定律,硬盤存儲(chǔ)容量每年都要翻一番。5年前,絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)用戶不可能用250G容量的硬盤,現(xiàn)在這樣的硬盤售價(jià)只有250美元。數(shù)字音樂及數(shù)字影像技術(shù)的流行表明消費(fèi)電子產(chǎn)品對(duì)于大容量存儲(chǔ)技術(shù)的需求保持上升態(tài)勢(shì)。預(yù)計(jì)消費(fèi)類存儲(chǔ)產(chǎn)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(fù)責(zé)硬盤制造的經(jīng)理艾米說：“誰會(huì)嫌自己家的櫥柜多呢？硬盤容量也類似,你永遠(yuǎn)不會(huì)夠用。”不過最近存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展速度慢下來了,硬盤存儲(chǔ)容量年增長40％,這是因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)走到盡頭。 現(xiàn)在的硬盤磁頭讀寫數(shù)據(jù)的方式是水平的,下一代硬盤磁頭讀寫數(shù)據(jù)方式是垂直的（PMR）。這么說理解起來有一定難度。形象的比喻是水平讀寫數(shù)據(jù)猶如割倒的玉米桿躺在地里,而垂直讀寫數(shù)據(jù)如同沒有收割的玉米挺立在地里。由于每比特?cái)?shù)據(jù)占用磁盤空間較少,垂直讀寫數(shù)據(jù)方式能夠在相同的磁盤空間存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù),而且由于數(shù)據(jù)排列緊密,磁頭讀寫時(shí)移動(dòng)距離要比水平讀寫方式小很多,所以耗能也少,在移動(dòng)計(jì)算的情況下可以有效地延長電池使用時(shí)間。 PMR硬盤將在不久后開始生產(chǎn),投產(chǎn)初期的產(chǎn)品將主要用于高端的企業(yè)存儲(chǔ)系統(tǒng)。不過人們可以想到,隨著PMR硬盤的體積縮小,存儲(chǔ)容量增大,將很快進(jìn)入消費(fèi)電子產(chǎn)品市場。未來的手機(jī)、PDA等移動(dòng)終端都可能采用PMR硬盤。而且一旦2GB（千兆字節(jié)）微型PMR硬盤價(jià)格下降到80美元以下,PMR硬盤將同現(xiàn)在的閃存產(chǎn)品展開市場競爭。據(jù)有關(guān)預(yù)測(cè),兩年內(nèi)2GB微硬盤價(jià)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(chǔ)量的iPod（美國蘋果公司生產(chǎn)的MP3音樂播放器）。到2010年,消費(fèi)者甚至可以買到有1萬億字節(jié)存儲(chǔ)量的移動(dòng)媒體播放器,如此龐大的存儲(chǔ)量可以裝下迪斯尼所有的動(dòng)畫片,剩余空間還能裝足夠你聽一個(gè)月的音樂。 4 超級(jí)寬帶網(wǎng)中的微型光芯片技術(shù) 現(xiàn)在已經(jīng)有50％的美國家庭通過寬帶連接互聯(lián)網(wǎng)。不過這種連接在最后一段的基礎(chǔ)設(shè)施一般是已經(jīng)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。 微型光芯片可以改變這種現(xiàn)狀,采用微型光芯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(jí)寬帶。微型光器件把光路以及通常是分離的光學(xué)元件集成在一個(gè)光芯片上,這又是一個(gè)改變電信業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)的重大技術(shù)創(chuàng)新,電信業(yè)采用光芯片可以以很低的成本傳輸大量數(shù)據(jù)。 售價(jià)高達(dá)數(shù)萬甚至數(shù)十萬美元的光學(xué)元器件可能因?yàn)楣庑酒牟捎枚蟠罂s小體積,成本下降90％以上。 “微型光器件將把個(gè)人電腦業(yè)的經(jīng)濟(jì)學(xué)帶到電信業(yè)來。”Parama網(wǎng)絡(luò)公司的首席執(zhí)行官HemantBheda很肯定地說。該公司生產(chǎn)的價(jià)格5 000美元的光器件能夠替代原來價(jià)格5萬美元用于多路傳輸?shù)墓鈱W(xué)設(shè)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(shù)。因?yàn)樗某霈F(xiàn)打破了電信業(yè)的現(xiàn)狀。 第一種光芯片已經(jīng)在Infinera公司制造的高端傳輸系統(tǒng)中運(yùn)行;而Parama公司正在把它開發(fā)的光芯片出售給Movaz網(wǎng)絡(luò)公司,這是一家位于亞特蘭大的設(shè)備制造商。到2010年,光芯片的市場可能達(dá)到數(shù)十億美元的規(guī)模。今天消費(fèi)者可能不會(huì)關(guān)注這一技術(shù),但是10年后,在家里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(duì)這一技術(shù)視而不見。 5 無線漫游的技術(shù) 無線通信領(lǐng)域是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)混亂的世界。手機(jī)通信、無線局域網(wǎng)、軍用無線通信及公共安全無線網(wǎng)絡(luò)各自在特定的頻段工作,這一工作頻率是相關(guān)硬件在工廠生產(chǎn)時(shí)就已經(jīng)設(shè)定的。所以美國的CDMA手機(jī)在歐洲不能用,而歐洲的許多GSM手機(jī)在***也沒法用。這在平時(shí)只是麻煩而已。但是在某些緊急情況如911,消防隊(duì)同警察居然無法通過無線通信設(shè)備聯(lián)系,因?yàn)轭l率不同,設(shè)備不兼容。 為了解決這一問題,新興企業(yè)Sa bridge技術(shù)公司以及Vanu等正在用軟件替代相關(guān)硬件,從而能夠與不同標(biāo)準(zhǔn)、不同工作頻段的無線通信網(wǎng)絡(luò)兼容。這種技術(shù)稱為軟件無線電（softwareradio）。想要駕車橫跨美國旅行而又希望始終保持無線上網(wǎng)的話,軟件無線電能夠利用所到之處的各種無線通信網(wǎng)來上網(wǎng),不論這種無線通信網(wǎng)是過時(shí)的模擬蜂窩電話網(wǎng)還是最新的3G無線網(wǎng),或是時(shí)髦的WiFi及Wi-Max無線局域網(wǎng)。軟件無線電論壇的阿蘭說:“軟件無線電解決了不同無線通信標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的互操作問題�！避浖䶮o線電論壇是一個(gè)工業(yè)組織,它聯(lián)合Intel、摩托羅拉、高通等100余家企業(yè)制訂有關(guān)軟件無線電的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。軟件無線電在技術(shù)上仍然存在問題：今天的軟件無線電技術(shù)需要擁有強(qiáng)大處理能力的芯片,這類芯片功耗高,價(jià)格貴。不過五角大樓每年在采購?fù)ㄐ偶夹g(shù)方面要花150億美元,防務(wù)通信市場對(duì)于軟件無線電技術(shù)的需求已經(jīng)增長了。GeneralDynamics公司已經(jīng)獲得10億美元的軟件無線電訂單,軟件無線電技術(shù)將使美國陸軍士兵、海軍水手、空軍飛行員能夠在激烈戰(zhàn)斗的時(shí)候保持無線通信。軟件無線電技術(shù)進(jìn)入消費(fèi)市場還要再過一段時(shí)間。不過5年之內(nèi),軟件無線電市場將有310億美元之巨。到時(shí)候就可以買一個(gè)能夠在各種不同標(biāo)準(zhǔn)無線通信網(wǎng)絡(luò)工作的手機(jī),從此無線漫游再無障礙。 軟件無線電技術(shù)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(wèi)星通信技術(shù),后來用到民用移動(dòng)通信,并因此出現(xiàn)了高通這樣的企業(yè)。所以就是在今天,軍用領(lǐng)域的需求仍然是推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力。 |
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