國研院展示物聯網晶片自供電整合技術的8吋晶圓。

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國研院

國家實驗研究院(簡稱國研院)奈米元件實驗室發表物聯網晶片自供電技術,整合環境光能量採集模組及物聯網晶片,可縮小物聯網裝置大小,並延長裝置使用時間。

這項技術主要運用三維IC技術,開發出物聯網晶片與環境光能量採集模組堆疊整合,以縮小電路板面積,同時讓物聯網裝置可自行採集環境光源供電,對大量佈署且使用電池供電的物聯網應用而言,能夠克服務電池更換、充電等問題。

國研院指出,物聯網晶片為高度整合,由運算晶片、記憶體、無線通訊、感測器、能量採集儲存所整合而成,獨立進行資料處理、儲存、訊號發送,完成裝置與裝置間的連結。物聯網晶片可設計為各種感測器如溫度、煙霧、震動、心跳、血壓等,蒐集各種資訊,基於不同感測器需要,物聯網晶片需要小巧、省電,使用環境能源補充電力,以降低電池更換充電頻率。

傳統的物聯網裝置自供電技術是將環境光採集模組、物聯網晶片兩個元件分別設計於電路板,使得物聯網裝置較大,電路傳輸距離拉長,運用3D積體電路技術可以縮小電路板面積,同時縮短電路傳輸距離減少耗電,增加物聯網晶片的實用性。

↓傳統物聯網自供電設計將能源採集模組、物聯網晶片分開設計於電路板上,無法縮小電路板面積,且因為中間經過電路傳輸,比較耗電。(國研院提供)

↓運用3D積體電路技術,將環境光能量採集模組與物聯網晶片整合在一起,可縮小電路板面積,縮小電路傳輸距離,降低耗電,延長物聯網裝置的電池使用時間。(國研院提供)

國研院國家奈米元件實驗室前瞻元件組長沈昌宏表示,這項技術正與產學等研究單位合作,目前還面臨挑戰,晶片的自供電技術光電轉換效率僅為個位數,未來若能夠進一步提高光電轉換效率,將擴大物聯網裝置的應用。

雖然光電轉換效率有待提昇,使物聯網自供電技術暫時無法應用在較高耗電的物聯網裝置設計中,但沈昌宏表示,物聯網裝置有許多不同的設計,自供電技術能用於耗電需求低的物聯網裝置。


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