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電子紙/RF能量採集技術聯合運用 免電源顯示模組問世

近距離無線通訊(Near Field Communication, NFC)技術通常只用於快速的訊息傳遞,像是透過NFC貼紙在機器上點擊付款,或者迅速轉移資訊。電子廠商Waveshare近日發表一款搭載7.5吋電子墨水(e-ink)顯示器的NFC電子紙(e-paper),並且不需要電池或連接電源線。 圖 Waveshare近日發表一款搭載7.5吋電子墨水顯示器的NFC電子紙顯示器。來源:Waveshare 電子紙顯示技術不需要電力來維持影像,即便電源關閉,顯示器上的畫素還是會保持在電力關閉前的狀態,因此電子紙顯示器極為省電,只有在畫面更新時才需要電力。這項特性使設備製造商有機會開發出不需要外部電源或內建電池的產品。Waveshare近日便正式發表了一款可將NFC的射頻訊號轉換成電力,驅動電子紙顯示器的產品。將射頻訊號轉換成電力,是能量採集(Energy Harvesting)技術的一種,但因為這種技術能產生的電力很微弱,因此無法驅動功耗太大的電子系統。在Waveshare開發的這款電子紙顯示器中,NFC不僅負責傳遞資料,同時也負責提供更新畫面所需的電力,巧妙地結合了電子紙與能量採集技術的特性。 NFC傳輸功率的原理跟被動式射頻辨識標籤(RFID)類似,藉由閱讀器(例如手機或讀碼器)產生射頻,接收端收到RF訊號後,便可將射頻能量轉換成電力,以驅動系統運作。典型的NFC或RFID貼紙,都配有巨大的螺旋天線來收集RF訊號。NFC最高的數據傳輸量可達424 kbit/s,足以即時轉傳信用卡資訊或網址,但若是顯示較大的圖片則需要幾秒等待時間。Waveshare表示,不包含資料傳輸時間,只需要5秒就能更新畫面,畫面更新時間的長短取決於圖片的複雜程度。 如果使用手機,Android APP會把圖片轉成黑白再傳送到顯示器。目前尚未開發iOS版本的APP,因為直到近期更新的iOS 13才開始支援NFC應用程式寫入。即便NFC尚未普及,但現階段對於醫院、餐廳等需要即時通知畫面的場景,無線且不需要電源的裝置具有易於安裝的優勢。
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浴火重生的折疊手機

過去的2019年,在顯示技術的發展史上,無疑是充滿話題的一年,乘著5G對於大屏幕顯示需求的話題,折疊手機成為各大手機廠在技術競技上的秘密武器,而承擔折疊手機的各大面板廠在展示軟性OLED顯示屏多年後,終於有機會搭載在折疊手機應用上,開啟軟性顯示器技術發展的新紀元。 然而,儘管折疊手機相關產業鏈盡洪荒之力的研發,來打開軟性顯示應用的新世代,但應用市場對於產品要求之嚴苛,恐怕超出了實驗室所有的應用模擬。從2018年底柔宇推出外折的柔派手機起,到三星推出Galaxy Fold後,折疊手機面板失效的消息接踵而來,一時之間,折疊手機變成高貴玩具代名詞,各大手機廠要不重新設計,要不縮小上市規模,藉以爭取更多的研發時間來改善已經浮現的問題。一年過去了,手機廠在2020年初發表捲土重來的折疊手機,期待以新的概念與新的解決方案,重新為手機市場打開一條血路。 軟性OLED顯示技術在2013年三星推出Galaxy Round,以聚醯亞胺(Polyimide)取代玻璃基板以後逐漸成熟,而後推出的Galaxy Edge系列都採用軟性的OLED。然而光有軟性顯示面板還不足以建構一個折疊手機顯示屏,在顯示模組除了OLED面板外,尚包括觸控、圓偏光片(circular polarizer),蓋板(cover window)等元件,這些元件都必須要滿足可撓、折疊的功能需求。 其中,最大的挑戰還是來自蓋板。蓋板乘載著防刮、耐磨、甚至有防眩光、抗反射、抗汙等功能,過去使用玻璃蓋板,這些功能都可以輕易達成,然而、玻璃無法達到小曲率半徑折疊要求,因此只能從軟性塑膠中尋找能達到20萬次以上小半徑撓曲的材料,其中無色聚醯亞胺材料(CPI)玻璃轉化溫度高,具有反覆撓曲(dynamic bending)、長時間彎曲(static bending)的安定性,適合作為蓋板材料。然而,CPI材質表面不耐刮,需要再經過表面可撓硬膜塗層來達到防刮的目的。 2019年筆者即提到,從材料發展的角度來看,符合高柔性、高透光、耐磨刮特性的塑膠材料應用,折疊手機的面板恐怕是第一個,其可靠性有待實際用戶的考驗。果不其然,去年的許多失效案例與模組的蓋板有關,因此,手機廠一直針對蓋板可靠度的問題,提出解決方案,期待新產品能有所改善。 2020年,市面上銷售的折疊手機廠商中柔宇沒有推出新機,新加入的摩托羅拉推出經典貝殼機Razr,巧的是,三星也推出背蓋式的Galaxy Z Flip,有志一同的打輕便訴求;華為則推出Mate Xs,算是Mate X的小改版,其規格整理如下表: ​ 第二代折疊手機在行銷上都特別強調模組蓋板的先進性,三星宣稱採用先進的超薄玻璃(Ultra Thin Glass, UTG)材質,而華為則強調用了雙層比黃金還貴的CPI,撥開廣告詞句,其實兩者都試圖強調產品在模組蓋板上有了極大的改善,至於改善得如何,則仍然有待市場考驗。 除了華為面板採用第一代8吋的原設計外,三星與摩托羅拉都以輕巧作為訴求,採用較小的6吋面板,想來可能是由於折疊OLED面板的成本實在太高,現下先以輕巧的特色在6吋手機市場練兵,待折疊OLED面板技術成熟,良率提升,成本下降且5G普遍開來後,再順勢推出大屏應用,屆時才是真正折疊面板市場爆發時。 (本文作者陳來成博士為艾圖雅科技總經理,專長為柔性光電與柔性顯示技術,在台灣光電業界有數十年資歷)
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三星eUFS 3.1進入量產 寫入速度大增三倍

日前三星開始量產用於旗艦手機的512GB 嵌入式快閃儲存(embedded Universal Flash Storage, eUFS)3.1,提高比前一代512GB eUFS 3.0快三倍的寫入速度,突破現階段1GB/s網速的智慧型手機之性能限制。 圖 512GB eUFS 3.1。圖片來源:三星 512GB eUFS 3.1的寫入速度達1,200MB/s,相當於個人電腦SATA硬碟(540MB/s)兩倍、HS-I microSD記憶卡(90MB/s)的10倍,代表使用者在手機上讀取巨大的檔案,如8K影片或數百張大尺寸的照片時不需要緩衝,速度接近筆記型電腦。從舊手機轉移檔案也能節省大量時間,例如100GB的資料在UFS 3.0的手機中需要耗時4分鐘,但eUFS 3.1只要1.5分鐘即可完成資料傳輸。 新款旗艦機除了推出512GB的容量,也有256GB及128GB的規格。三星本月已開始在中國西安啟動量產第五代V-NAND的新產線,已滿足市場上對於旗艦機與高階智慧型手機的記憶體需求。另一方面,三星也計畫將南韓平澤廠的產線從第五代V-NAND轉為量產第六代V-NAND晶片。
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神經型態晶片成功辨識氣味 機器嗅覺取得重要突破

英特爾(Intel)實驗室和康乃爾大學的研究人員在《自然機器智慧》(Nature Machine Intelligence)期刊上共同發表的一篇論文中,展示英特爾神經形態研究晶片「Loihi」,該晶片具有在明顯的干擾和阻絕情況下,學習和辨識有害化學物質的能力。Loihi僅透過單一樣本就學會各種氣味,同時不會破壞先前所習得的氣味記憶。與包括深度學習解決方案在內的傳統先進辨識方法相比,Loihi展現出更高的識別準確率,傳統先進辨識方法的解決方案需要增加3,000倍的訓練樣本才能達到相同的分類精準度等級。 英特爾神經形態運算實驗室資深研究科學家Nabil Imam表示,英特爾正在Loihi上開發神經演算法,模仿人們在聞到氣味後的大腦運作模式。這項工作是神經科學和人工智慧交會的當代研究典範,並證明Loihi具備提供重要感測功能的潛力,可望使各個產業受惠。 圖 英特爾神經形態運算實驗室資深研究科學家Nabil Imam與他手上搭載Loihi晶片的電路模組。 英特爾和康乃爾大學的研究人員使用一種從大腦嗅覺迴路的架構和動力學所得出的神經演算法,對英特爾Loihi神經形態研究晶片進行訓練,以學習和辨識10種有害化學物質的氣味。 Imam和研究團隊採用了由72個化學感測器的活動所組成的資料集,以對應風洞(wind tunnel)中循環的10種氣態物質(氣味)。感測器對每種氣味的反應會被傳送到Loihi,讓晶片電路模仿以嗅覺為基礎的大腦電路。Loihi晶片可以快速學習10種氣味(包括丙酮、氨和甲烷)中每種氣味的神經表徵,即使在背景受到強烈干擾的情況下也能順利辨識。 目前許多人家中的煙霧和一氧化碳探測器,也使用感測器來檢測氣味,但是它們無法區分不同的氣味;當它們檢測到空氣中的有害分子時會發出蜂鳴聲,但無法以智慧的方式對這些氣味分子進行分類。 Imam表示,化學感測領域多年來一直在尋找聰明、可靠和快速回應的化學感測處理系統,也就是所謂的「電子鼻系統(Electronic Nose Systems)」。他認為配備神經形態晶片的機器人在環境監測和有害物質檢測或工廠品質控制方面極具潛力。它們可用於會散發出特殊氣味之疾病的醫學診斷。另一個例子是配備神經形態晶片的機器人可以更清楚地辨別機場安全線中的有害物質。 研究團隊下一步打算將這種方法應用在更廣泛的問題上,從感官場景分析(了解觀察到的物體之間的關係)到像是計劃和決策等抽象問題。了解大腦的神經迴路如何解決這些複雜的運算問題,將為設計高效而強大的機器智慧提供重要線索。 但Imam也指出,目前在機器嗅覺感測方面,仍存在挑戰。舉例來說,當人們走進雜貨店時,可能會聞到草莓的味道,但其氣味可能類似於藍莓或香蕉的氣味,因為它們在大腦中誘發非常相似的神經活動模式。有時人類甚至很難分辨出一種水果還是多種水果混合的香味。當系統聞到來自義大利的草莓和來自加州的草莓時,有可能會出錯,因為兩者可能具有不同的香氣,但卻需要歸為同一類。 這些是研究團隊正在努力解決的嗅覺信號辨識問題,希望在未來幾年內解決這類挑戰,打造能夠解決實際問題的產品,而不僅是解決在實驗室中演示的實驗性問題。
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武漢肺炎衝擊穿戴裝置市場 上半年出貨量恐陷衰退

研究機構IDC預估,2020年全球穿戴式裝置出貨量將比2019年成長9.4%,達3.68億台,成長速度遠不如2019年的89%。IDC解釋,2020年穿戴式裝置出貨量成長速度明顯放緩,跟武漢肺炎全球爆發,對供應鏈正常運作造成衝擊有關。但即便如此,穿戴式裝置未來幾年仍有非常強的成長動能,預估到2024年時,全球出貨量將接近5.27億台,未來5年的複合年增率(CAGR)為9.4%。 短期來看,智慧手錶跟智慧手環是受到這波疫情衝擊最明顯的產品,因為這類產品的主要生產基地都在中國。IDC預估,手錶和手環在第一季的出貨量將衰退13%,第二季則會衰退7.1%。但到了下半年,生產情況將會有所改善,並使出貨量重新回到溫和成長的格局。 但整體來看,手環的出貨量在未來幾年的成長將會十分有限,帶動穿戴式裝置市場發展的引擎,將會是耳機跟手錶。  
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英特爾持續採用3D XPoint 與美光重簽協議

英特爾(Intel)與美光(Micron)日前簽署新的3D XPoint記憶體晶圓供應協議。分析師推測,由於現在美光是3D XPoint記憶體唯一的製造商,英特爾須支出更多預算給美光。此決策顯示英特爾規劃繼續生產採用3D XPoint記憶體的產品,但產品的細節仍有待消息公布。 圖 英特爾搭載3D XPoint記憶體的Optane產品。圖片來源:英特爾 2018年英特爾終止與美光在NAND與3D XPoint的合作關係之後,出售前合夥人位於美國猶他州的晶圓廠。由於英特爾當時尚未將Optane產品所需的 3D XPoint生產移往中國大連的工廠,為確保美光將記憶體賣給英特爾,必須與美光簽訂供給協議。 於2018年十月協議生效時,美光取得工廠的所有權。但是日前兩公司終止該筆交易,並基於價格與預估條款變化而重簽協議。雙方雖未透露協議的細節,但是美光表示,這筆協議不會改變美光先前的立場。 與此同時,市場分析師表示,儘管產品訂價高昂,英特爾仍在3D XPoint上損失大筆金錢。而美光少以3D XPoint為基礎生產產品,可間接推斷3D XPoint的成本不低。截至目前,美光唯一使用3D XPoint記憶體的產品只有X100 SSD。 英特爾與美光的新簽協議,則揭露英特爾打算繼續生產搭載3D XPoint記憶體的Optane系列產品,因其在英特爾的資料中心業務中扮演要角,但英特爾對3D XPoint系列產品的規劃仍有待公告。
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微軟/蘋果開發者大會相繼線上化 避免新冠疫情加劇

新冠狀肺炎的疫情向中國境外擴散,連帶影響科技產業大型活動。繼上月MWC宣布取消之後,日前微軟(Microsoft)表示原訂五月的Build開發者大會,改為線上進行。隨後蘋果(Apple)發出新聞稿,說明蘋果六月的全球開發者大會(WWDC)也將改為線上會議。 圖 微軟Build 2020已確定改為線上舉行。圖片來源:Microsoft Build 2020 微軟Build網頁開宗明義寫道:「基於安全第一的原則,加上新冠肺炎及政府的防疫措施,例行的Build開發者大會將在今年改為數位體驗。」Build 2020原先預計今年 5月19~21日在西雅圖舉辦,然而碰上需要避免大型集會的新冠疫情,只能為了健康安全取消。 微軟的消息發布之後不久,蘋果執行長提姆‧庫克在官網發出聲明,逐一說明蘋果針對疫情的一連串相關措施。除了承諾針對疫情捐款,並決定關閉大中華地區以外的蘋果實體店兩週之外,WWDC 2020將以線上會議形式進行。面對疫情變化,產業內的展會與公司大型活動,無不走向取消或改成線上活動,盡可能降低群聚感染風險
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IDM/晶圓代工同步起跑 新興記憶體市場起飛

在整合元件製造商(IDM)與晶圓代工業者陸續攻克種種技術門檻後,次世代非揮發記憶體已進入大量生產階段,並使得相關市場規模迅速成長。據研究機構Yole Developpement預估,從2019年到2025年,獨立型新興記憶體的市場規模將從5億美元成長到41億美元,複合年增率(CAGR)可達42%;嵌入式記憶體的市場規模則成長更快,可望從2,000萬美元成長到21億美元,CAGR為118%。 Yole所定義的新興非揮發記憶體包含PCM、MRAM與RRAM三種,獨立型新興非揮發記憶體將以PCM為主,MRAM則在嵌入式市場上囊括絕大多數市場。  
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NREL成功研發新一代矽鈣鈦礦太陽能電池

美國可再生能源實驗室(NREL)科學家指出,該實驗室的研究團隊已透過對材料的化學成分進行最佳化,製造出「三層」鈣鈦礦,能夠抑制一種稱為光致相分離的機制。此機制是太陽能裝置中的化合物長期暴露於光照下會分解的原因,故若能有效抑制此一機制,將可明顯提高太陽能裝置的穩定性。該研究團隊同時也據此技術成功製造出串聯後能達到27%的轉換效率的鈣鈦礦電池。 圖 NREL團隊展示效率可達27%的鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池 目前大多數鈣鈦礦太陽能電池都是用碘,溴或氯的滷化物製成的,但是NREL團隊發現,結合了這三種材料的「三層鈣鈦礦」具有多種穩定性優勢,並且還可以實現鈣鈦礦的高轉化效率。該團隊科學家表示,這種方法是獨特的,因為將氯直接摻入晶格中的量比以前的要高得多,並發現三層鈣鈦礦結構也可以顯著改善光電載子的壽命,並抑制光誘導的相位分離。 在鈣鈦礦電池穩定性實驗中,該團隊製造了尺寸為1平方厘米的三層鈣鈦礦電池,並測試該電池在攝氏60度環境下放置1000小時後的最大功率,其效率達到20.3%,並保留了96%以上的性能;若是在攝氏85度下放置500小時,則保留了97%以上的性能。該電池還被併入鈣鈦礦-矽串聯裝置中,實現了27%效率。若進一步調整能帶隙,將可使鈣鈦礦-矽串聯電池的轉換效率提高到30%以上。 團隊主管進一步指出,他們下一步就是繼續開發穩定的接觸層和體系結構,以實現鈦礦成分工程長期可靠性目標。 光電協進會林政賢產業分析師認為,鈣鈦礦太陽能電池仍面臨問題,需要長時間進行可靠度及耐久性的考驗,預估鈣鈦礦太陽能電池在短期內還不會直接取代矽晶太陽電池,未來是會朝向與矽晶太陽電池互補的方向發展。
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儲存業務發展不如預期 英特爾有意改變策略

英特爾(Intel)正重新考慮過去自產NAND flash的決策,並且可能改由向第三方供應商購買。英特爾財務長George Davis日前在分析師會議中表示,英特爾的固態硬碟(SSD)銷售業務不若預期,使得該公司的NAND Flash業務也受到影響。對此,英特爾正在思考其他策略選項,包含不再自行生產NAND Flash顆粒,改用外購晶片,甚至是直接採購完整的SSD。 英特爾正重新考慮選擇自產NAND flash的決策。圖片來源:英特爾 Davis告訴分析師,NAND flash是英特爾的大賭注,因為NAND在資料中心扮演越來越重要的角色,其觀點對應到英特爾執行長Bob Swan在2019年四月談及2019年Q1財報不理想。Swan說,英特爾正在評估生產NAND的業務,因為此項業務並不賺錢。 針對英特爾自產晶片的脈絡,可以回溯已經解散的合資公司IM Flash。2005年英特爾跟美光(Micron)合資創立IM Flash,專為英特爾及美光生產SSD所需的快閃晶片。IM Flash全盛時期掌管三間分別位於美國與新加坡的工廠。然而2013年英特爾宣布將其中兩家晶圓廠的股份轉售給美光,引起軒然大波。當時英特爾表示,此舉是為了修改兩方的協議,以便雙方都能投入在Optane產品中採用的3D XPoint技術。因此英特爾過多的NAND晶片,再將多餘的產能賣給美光,並建立3D XPoint的未來業務。 XPoint的產品在2015年七月發布,晶片由IM Flash在同時製作3D NAND晶片的狀況下同步生產。不久之後,英特爾在同年宣布於中國大連生產自家的3D NAND晶片。接續而來的重大轉變發生在2018年十月,美光表示有意收購英特爾在IM Flash的股份,隔年美光如願收購,並與英特爾簽下提供XPoint晶片的協議。
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