【導讀】文章預計，電子元件到2076年將會變成透明，利用量子力學性能，并集成單個應(yīng)用所需的所有元件，包括受到大腦啟發(fā)的內(nèi)部電源集成。此外，3D封裝將會變得普遍，而電路板將會類似于紐約市的地形圖。
透明元件
來源：LG
未來，所有元器件都將提供透明版本，從而實現(xiàn)令人驚嘆的透明智能手機和其他設(shè)備?，F(xiàn)在已經(jīng)有了透明薄膜導體和電阻器，透明電容器、三極管和電感器正在原型設(shè)計當中。最終，完全透明的電子設(shè)備（如上圖的智能手機）將會問世并流行起來。
基于流體的夾層冷卻技術(shù)
來源：IBM
IBM單通道測試芯片正被用于利用電化學活性流體研究依賴流量的能量轉(zhuǎn)換。IBM蘇黎世的科學家受到人腦的啟發(fā)，正在探索一種新的方式，用含電化學活性氧化還原物質(zhì)的液體來為計算機芯片進行供電和冷卻。IBM的科學家開發(fā)了基于流體的夾層冷卻技術(shù)，該技術(shù)可分別用0.1升每分鐘每層和幾升每分鐘的流量消除掉180W/cm2和3kW/cm3的熱量。流動速度為1m/s，流體元素在堆棧中花的時間為10ms。最近有研究工作表明，夾層冷卻技術(shù)還可以以電化學的方式為未來的芯片堆疊供電。在芯片堆疊中，基于流體的電源的工作原理類似于電池：使用中央電極為流體（電解質(zhì)）充電，并在芯片堆疊中直接對電極放電。IBM的科學家認為這種技術(shù)可能在2030年最先公布。
電子鼻
美國半導體研究聯(lián)盟最近宣布，他們正在利用半導體技術(shù)開發(fā)一種價格便宜的電子鼻，這種產(chǎn)品可用于呼吸分析，進而用于廣泛的健康診斷。雖然現(xiàn)在設(shè)備可采用化合物半導體進行呼吸分析，但它們笨重，成本太貴，不適合商業(yè)應(yīng)用。
集中在達拉斯市得克薩斯大學（UT Dallas）、由德州模擬卓越研究中心（TxACE）SRC資助的研究工作的研究人員及俄亥俄州立大學和萊特州立大學的合作人員，正在利用可讓電子鼻還遠未到2076年就能變得便宜的CMOS集成電路技術(shù)對其進行調(diào)整。
量子計算機
來源：IBM
IBM和許多其他電腦廠商都在試圖破解通用量子計算機的難題。圖中，IBM展示了其x-y“瓦片（tile）”的概念，它允許量子計算機在兩個維度上進行縮放。在照片中，正方形格子中的每個瓦片上有4個超導量子位用來檢測兩種類型的量子誤差（比特誤差和相位誤差）——要想隨時間呈指數(shù)倍地擴大量子計算機的功率就需要對其進行檢測。
分層3D封裝
來源：Smoltek
上圖Smoltek公司的復雜應(yīng)用利用包括凸點、微凸點、穿透硅通孔（TSV）、硅中介層及長在裸片層與層之間的標準通孔在內(nèi)的3D互連技術(shù)，將物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備的所有功能集成到了單一封裝中。整個系統(tǒng)級芯片（SoC）將容納在單個封裝中。
類腦憶阻器
來源：莫斯科物理技術(shù)學院（MIPT）
未來的類腦混合信號神經(jīng)形態(tài)計算機將構(gòu)建在俄羅斯創(chuàng)造的這種被稱為憶阻器的器件的微型化（納米或甚至埃級）的版本上（憶阻器之所以叫這個名字，是因為它能通過改變其阻值記住有多少電流流過它，就像連接大腦神經(jīng)元的概念一樣）。加州大學伯克利分校Leon Chua發(fā)明的這種憶阻器是通過聚苯胺制造的，并已被證明能夠?qū)崿F(xiàn)Marvin Minsky感知器（上圖頂部）。憶阻器的原型還是相當大的，但研究人員表示，它可以縮小到10納米（上圖底部）。
氧化銦錫（ITO）替代品
來源：市場研究公司IDTechEx發(fā)布的“Transparent Conductive Films 2016-2026: Forecasts, Markets, Technologies”
這兩個餅圖表明氧化銦錫（ITO）盡管其價格不斷升級，卻仍將在現(xiàn)有的應(yīng)用中保持主導地位，但碳納米管漿料等替代品將隨著新興應(yīng)用的市場增長而逐漸拉近?，F(xiàn)有和傳統(tǒng)應(yīng)用的當前市場（左）是由ITO主導，但到2026年，替代材料（主要用于新的應(yīng)用領(lǐng)域）將會減弱ITO的主導地位（右）。
3D混合存儲立方體
來源：美光
美光的3D混合存儲立方體這時還只是一個“胖”芯片封裝，但最終將變成一個立方體。事實上，PCB板上將會放進不同高度的3D芯片，這看上去就像是紐約市的地形圖。美光目前的“立方體”使用數(shù)千個TSV，將DRAM芯片堆放到彼此的頂部。這不僅能夠節(jié)省電路板空間，而且還能憑借堆棧底部的輸入/輸出（I/O）邏輯芯片實現(xiàn)超高速接口。立方體還能從低延遲速度和到相鄰處理器的高速數(shù)據(jù)傳送的優(yōu)勢中受益。事實上，英特爾正在用美光的混合內(nèi)存立方體研發(fā)其72內(nèi)核的Xeon Phi處理器，聲稱每個Xeon Phi封裝內(nèi)包含有16GB超低延遲存儲器。
固態(tài)硬盤（SSD）中的多位閃存
英特爾做出了回到內(nèi)存業(yè)務(wù)的明智選擇，現(xiàn)在不僅在生產(chǎn)固態(tài)硬盤（SSD，如圖），而且在生產(chǎn)內(nèi)部的高密度閃存芯片。英特爾的閃存芯片通過在每個單元中使用多個電壓電平（每個電平代表一個不同的位），進一步增加了密度。多位閃存在固態(tài)硬盤領(lǐng)域前景看好（英特爾將其稱為多級單元），它采用了25nm NAND閃存以及英特爾目前的高耐用性技術(shù)（HET）。到2076年，3D存儲立方體將包含微小的固態(tài)硬盤，這些固態(tài)硬盤將會無處不在，而不僅是在數(shù)據(jù)中心、金融服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)門戶網(wǎng)站和搜索引擎等高可靠性和高密度的應(yīng)用中使用。
賽道內(nèi)存
來源：加州大學戴維斯分校
賽道內(nèi)存是IBM發(fā)明的技術(shù)，但是現(xiàn)在加州大學戴維斯分校的研究人員正在對其完善。到2076年，這些超高密度的線性存儲器件將最終替換掉至今仍在使用的珍貴的磁帶檔案。加州大學戴維斯分校正在使用一種有前景的新材料，來使賽道內(nèi)存走出實驗室，并作為標準元件走向生產(chǎn)中。加州大學戴維斯分校的研究人員與美國半導體研究聯(lián)盟（北卡羅來納州三角研究園）合作，正在利用微小的納米線（就像長長的磁帶），縮小賽道內(nèi)存的尺寸。但是，與磁帶不同，代表比特的磁疇是沿固定的導線移動。研究人員聲稱相比其它任何存儲技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)速度更快、更可靠、擁有超高容量和功耗更低的內(nèi)存。
文章來源于電子技術(shù)設(shè)計。
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