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自給自足 國研院開發一體成形自供電技術
 

【CTIMES/SmartAuto 丁于珊 報導】   2015年03月18日 星期三

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物聯網時代的來臨,造就了許多的新興市場,相關科技的發展方興未艾,而各種應用情境所需要的晶片、感測器等應運而生。不過,在物聯網應用中,越來越多的感測器設置在難以到達的區域,而電力供應成為這些感測器布建的一大問題。為了解決此問題,透過生活周遭擷取能量轉換為電力的能量採集技術也越來越受到重視,市場也不斷的成長。

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在物聯網的世界裡,藉由設置在大樓牆上、橋梁、水壩、車輛或是人體的物聯網晶片,可應用於各種智慧生活型態,帶來更便利且安全的生活。而為了增加物聯網裝置使用的方便性、移動性及持久性,物聯網晶片必須輕薄短小又省電。因此,除了研發低功耗晶片之外,不少科技大廠也開始著墨於開發可採集環境能源的晶片,來補充電力,降低更換電池或充電的頻率。國家奈米元件實驗室前瞻元件組組長沈昌宏指出,儘管能量採集目前仍不適用於如智慧手錶這一類的智慧裝置,不過其能量已足夠供給許多物聯網晶片,其中又以光能量的採集技術發展較為成熟。

為此,國家實驗研究院奈米元件實驗室開發出可應用於物聯網晶片的「一體成形環境光能自供電整合技術」,能夠採集市內外的環境光能量,並搭配能量儲存裝置,可延長晶片的充電週期。相較於過去作法是將晶片與光能量採集模組分開放置於電路板上,不僅面積大,電路傳輸距離較長也導致能量消耗,沈昌宏表示,奈米實驗室所開發的自供電整合技術是將晶片與光能採集模組以3D積層式製程技術堆疊整合,能夠維持晶片輕薄短小的需求,且兼顧IC晶片的完整性。

自供電整合技術能在晶片面積不變的情況下,增加光能採集功能,而堆疊的方式有效減少約60%的電路板面積,同時也縮短傳輸距離,從過去的數毫米縮減為數微米,減少耗能。沈昌宏表示,此技術由薄膜太陽能電池技術延伸而來,除了能夠採集太陽能外,也可收集室內光源。目前,其電力供應能力依照室內外光源強度不同,可採集20uW/cm2至10mW/ cm2的能量。除此之外,此技術採用大面積製成,具備量產優勢。沈昌宏也表示,目前已與一些半導體廠合作,開發相關晶片與應用。

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