登山领队收到简讯通知“紧急状况!”立刻得知有登山同伴滑落山谷,手机也同时显示同伴的精确座标位置,便于立即展开搜寻与救援,避免憾事发生。哔哔!屏幕显示智慧骨板芯片传来的讯息:“骨头愈合状况良好,骨板已可取出。”医生依据此讯息开刀取出骨板,不仅可避免误诊,亦可降低骨头尚未完全愈合而再次发生骨折的概率。借由国家实验研究院芯片系统设计中心(芯片中心)研发的“感测芯片高速整合技术”,可大幅缩短开发感测芯片所需时间,快速实现上述情境的智慧生活。
台湾的半导体产业,在 IC 设计、制造、封测的全球市占率皆是数一数二,但感测芯片和 IC 并不相同,需要将台湾擅长的电子领域,与机械、化工、环工、生医等跨领域结合,现在主要都是国外大厂在主导。在未来物联网以及穿戴式装置普及的世界,感测芯片将居于核心地位,数量将是现有 IC 芯片的百倍以上。为协助台湾的半导体产业跨足这一片蓝海,国研院芯片中心研发出“感测芯片高速整合技术”,可据以快速开发感测芯片,时间可缩短为现有的十分之一。
应用于穿戴式装置或物联网应用的无线感测芯片可区分为五大区块,分别是感测器、感测信号读取、处理器、无线传输和电源管理电路。国研院芯片中心针对这五大功能,各自发展出一些具备不同特性的感测器或电路区块,例如感测器,有形变、运动、生医、环境等不同的感测器,或如处理器,有运算速度快但耗电,以及省电但运算速度慢的,可以运用于不同功能需求的感测芯片。
无线感测芯片可区分为五大区块,使用国研院芯片中心研发的“感测芯片高速整合技术”,可快速组合完成物联网应用之无线感测芯片,大幅简化设计及测试时间,加速物联网应用之创新投入。
“感测芯片高速整合技术”即是可以任选不同特性的区块,组合成全新的感测芯片,例如芯片中心组合运动感测器、电容感测信号读取、省电低速处理器、蓝牙无线传输、电池电源管理电路,制作出“智慧背包感测芯片”,当背包快速大幅移动时,即可能是登山者跌落山谷,可立即发出求救讯号给指定对象(例如领队、家人);芯片中心又组合形变感测器、电阻感测信号读取、RFID 无线传输、电磁波能量撷取电路,制作出“智慧骨板芯片”,当受伤的骨板完全愈合,不再产生形变,就会发出讯号通知医生可以开刀取出骨板了。
▲ 智慧背包中的整合感测芯片。
芯片中心提供的五大区块,都已通过测试,可重复验证使用,亦可进行弹性整合。若直接进行组合,不需修改即可符合开发产品的需要,则组合验证时程可大幅缩短到 1 年以内;若需依产品特性进行修改,因五大区块皆具有可调整性,可快速修改后进行组合验证,整体时程也只需 1~3 年。相较于目前研发感测芯片动辄十多年相比,开发时程可缩短至十分之一,有助于学界及厂商开发各式各样的创新型感测芯片,争取物联网商机。
物联网应用将无所不在,需要机械、医学、能源等不同领域的专家,与台湾最强的 ICT 领域结合,才能创造更多新颖的应用。国研院芯片中心希望借由“感测芯片高速整合技术”之建立,能结合学界与业界研发能量,进行跨领域合作,缩短创新穿戴式装置及物联网整合产品的研发时间,让台湾 ICT 产业偕同各领域共同进入物联网应用百倍成长的未来。