《電子技術(shù)應(yīng)用》
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熱點(diǎn)丨分辨率達(dá)0.8納米,清華大學(xué)“破冰”芯片新技術(shù)

2022-08-24
來(lái)源:Ai芯天下

前言:

從數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)IC Insights發(fā)布的報(bào)告顯示:2020年在中國(guó)銷(xiāo)售的1434億美元IC芯片中,在中國(guó)內(nèi)地生產(chǎn)的IC芯片僅占據(jù)了市場(chǎng)總額的15.9%,約為227億美元。

不少企業(yè)甚至開(kāi)始決定自己來(lái)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)芯片,以擺脫外界供應(yīng)鏈變動(dòng)所造成的影響。

這也就意味著,高端芯片的制造技術(shù),必須要基于芯片產(chǎn)業(yè)的國(guó)產(chǎn)化來(lái)進(jìn)行解決。

在這樣的局面之下,中科院、清華等重點(diǎn)院校[跑步入場(chǎng)],開(kāi)始就先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域展開(kāi)研發(fā)。

光譜的重要性水漲船高

目前,光譜也已經(jīng)被用于了工業(yè)、機(jī)器人、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。

這樣它的用途就被局限了,比如說(shuō)在智能機(jī)器人中應(yīng)用,機(jī)器人通過(guò)對(duì)光譜圖像的識(shí)別來(lái)分析事物和場(chǎng)景,進(jìn)而做出相應(yīng)的動(dòng)作。

他們通過(guò)芯片,對(duì)大鼠的腦部進(jìn)行光譜測(cè)量,獲得了大鼠腦部各個(gè)位置的動(dòng)態(tài)光譜變化,再加上其他理論的支持,最終得出大鼠腦部神經(jīng)的活動(dòng)狀態(tài)。

我們每個(gè)人都有獨(dú)一無(wú)二的指紋,通過(guò)指紋就可以確定這個(gè)人是誰(shuí)。

而光譜就是物質(zhì)的指紋,通過(guò)獲得物質(zhì)的光譜,就可以了解它是什么。

例如利用光譜技術(shù),可以利用衛(wèi)星觀測(cè)地形,從而識(shí)別出地物,甚至可以識(shí)別有哪些礦物、植被的分類(lèi)。

所以該技術(shù)自然還可以用于自動(dòng)駕駛,該技術(shù)的利用,更多的是通過(guò)光譜儀。

傳統(tǒng)光譜成像的弱勢(shì)與局限性

傳統(tǒng)的光譜成像缺乏實(shí)時(shí)性,沒(méi)有便捷的操作性能,成像的效果也未必理想。

此外,只是在傳統(tǒng)的技術(shù)范疇中,逐點(diǎn)逐行的掃描存在很大的效率問(wèn)題,由于分辨率的限制采集的信息也未必準(zhǔn)確,對(duì)智慧感知技術(shù)的探索存在局限性。

傳統(tǒng)的光譜成像存在一定的使用難度,對(duì)研究水準(zhǔn)有很高的要求,一點(diǎn)獲取信息失誤就有可能影響整體,視場(chǎng)中的高精度光譜信息無(wú)法被準(zhǔn)確獲知。

智能感知技術(shù)領(lǐng)域的背后會(huì)用上光譜成像,工業(yè)制造,機(jī)器視覺(jué)等行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中往往會(huì)用上各種光譜成像掃描數(shù)據(jù)信息,采集物體成像數(shù)據(jù)。

光譜成像是智慧感知領(lǐng)域的一大研究方向,具有廣大的市場(chǎng)前景。運(yùn)用光譜成像技術(shù)可以獲取視場(chǎng)范圍內(nèi)的物質(zhì)像素點(diǎn)的組分和含量。

清華大學(xué)突破的技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)特色

根據(jù)清華大學(xué)官網(wǎng)公布的消息顯示,來(lái)自電子工程系黃翊東教授團(tuán)隊(duì)在超光譜成像芯片的研究中取得重要突破,打造出全球首款實(shí)時(shí)超光譜成像芯片。

首先這款芯片的誕生為國(guó)產(chǎn)智慧感知技術(shù)的發(fā)展積累了更多經(jīng)驗(yàn)。

根據(jù)清華大學(xué)官網(wǎng)發(fā)布,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)際首款實(shí)時(shí)超光譜成像芯片的研制,分辨率達(dá)到了0.8納米

目前最頂級(jí)的EUV光刻機(jī)可實(shí)現(xiàn)的芯片制造分辨率也才3nm。

分辨率越低,可光刻的芯片電路圖就越精密。

而應(yīng)用到光譜成像的概念,0.8nm的分辨率幾乎可以獲取一個(gè)視場(chǎng)內(nèi)所有的物質(zhì)像素信息。

這項(xiàng)技術(shù)突破也引起了不小的波瀾,著名的《科學(xué)》雜志也將其刊登在最新一期上,并稱(chēng)之為該領(lǐng)域的最新研究成果。

和熱成像原理類(lèi)似,光譜可以讓智能感知技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。

首次測(cè)量了活體大鼠腦部血紅蛋白及其衍生物的特征光譜的動(dòng)態(tài)變化,時(shí)間分辨率高達(dá)30Hz(赫茲)。

通過(guò)實(shí)時(shí)光譜成像,可獲取大鼠腦部不同位置的動(dòng)態(tài)光譜變化情況,結(jié)合血紅蛋白的特征吸收峰,分析獲取對(duì)應(yīng)血管區(qū)和非血管區(qū)血紅蛋白含量的變化情況,并可利用神經(jīng)血氧耦合的機(jī)制,得出腦部神經(jīng)元的活躍狀態(tài)。

超光譜成像技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

現(xiàn)在各個(gè)行業(yè)的發(fā)展都會(huì)用上智慧感知技術(shù),比如汽車(chē)的自動(dòng)駕駛,用于實(shí)時(shí)分析路面信息。還有用于勘測(cè),在一些工程項(xiàng)目中也能發(fā)揮出重大作用。

智慧感知技術(shù)擁有更好的實(shí)時(shí)性和更清晰的成像功能,必然會(huì)大大增加車(chē)輛自動(dòng)駕駛的安全性和使用過(guò)程中的體驗(yàn)。

另外一個(gè)可能相關(guān)的領(lǐng)域是腦機(jī)接口領(lǐng)域,可以為用戶(hù)反饋一個(gè)更加清晰真實(shí)的外部世界。

再次在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器視覺(jué)等諸多領(lǐng)域都有不同程度的應(yīng)用。

結(jié)尾:

新的時(shí)代,我們的技術(shù)也發(fā)展了起來(lái),雖然有的還面臨卡脖子,但慢慢的,一些封鎖會(huì)被突破,我們甚至還會(huì)擁有自己的根技術(shù)。

這是一個(gè)好的趨勢(shì),但仍需要更多的努力。而尊重科研人員,讓他們所得到的回報(bào)值得他們的付出,也是從根源發(fā)展核心技術(shù)的態(tài)度。



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