供電技術再突破!物聯網晶片可自主採集環境光

2015.03.17 by
蘇宇庭
供電技術再突破!物聯網晶片可自主採集環境光
國家實驗研究院奈米元件實驗室利用3D堆疊封裝,將「環境光能源採集模組」與「物聯網晶片」堆疊整合,開發出可應用於物聯網(IoT)晶片的「一體成...

國家實驗研究院奈米元件實驗室利用3D堆疊封裝,將「環境光能源採集模組」與「物聯網晶片」堆疊整合,開發出可應用於物聯網(IoT)晶片的「一體成形環境光能自供電整合技術」。

利用這項技術,物聯網晶片(泛指同時整合處理器、無線通訊模組、感測器、記憶體、電源管理IC之晶片)可自主採集各種環境光,如日光燈、太陽能等的能量,並與電池或是電容等能量儲存裝置配合,進而延長晶片的放電周期;這樣的技術反應在各種終端應用的效益上,則是能讓物聯網裝置更加省電,減少電池的置換次數。


(圖說:國研院研發的「一體成形環境光能自供電整合技術」,能提高物聯網晶片「自主供電」的能力。圖片來源:蘇宇庭攝影。)

延長物聯網感測節點續航力,能量採集技術受矚目

國家實驗研究院奈米元件實驗室前瞻元件組組長沈昌宏表示,未來物聯網世代將佈滿許多小型感測節點,如藉由設置在大樓牆上、橋樑、水壩、車輛或是人體內(侵入式醫療設備)的各種感測裝置,便能形成智慧防災、智慧運輸、智慧居家照護等各種智慧生活型態;而這些感測裝置主要是用來長時間監測各種外部環境資訊,功能較為單一,無需複雜運算過程,耗電量也較小,電池壽命甚至可維持數年不止。

沈昌宏進一步指出,為了增加這些物聯網感測節點的方便性、移動性及持久性,內部的物聯網晶片必需輕薄短小又省電,因此晶片商除了持續研發更低功耗晶片之外,也正積極開發可採集環境微量能源的技術,如光能、震動能、熱能,以用來補充裝置電力,使裝置不再僅能仰賴電池供電,以進一步降低裝置更換電池或充電的頻率,讓裝置續航力更持久。而此次國研院發布的能量採集技術則聚焦於環境光能。


(圖說:國研院前瞻元件組組長沈昌宏指出,能量採集技術能延長物聯網各個感測裝置的電池續航力,降低更換電池或充電頻率。圖片來源:蘇宇庭攝影。)

採用3D堆疊技術,能量採集/物聯網晶片更加輕薄

值得注意的是,目前其他能量採集技術與物聯網晶片的整合方式皆採用「分離式設計」,也就是將能量採集模組與物聯網晶片分開置於印刷電路板(PCB)上,因此整體電路板面積會較大,電路傳輸距離也更長,此將增加能源損耗。

國研院的「一體成形環境光能自供電整合技術」則是採用3D堆疊方式,將能量採集模組與物聯網晶片立體堆疊,如此不但可以有效減少電路板面積,讓模組更加輕薄短小,亦可大幅縮減電流傳輸距離,減少耗能,提高物聯網晶片的實用性。

沈昌宏強調,目前國研院提供的技術在於兩大方向,一是環境光能源採集技術,二是3D堆疊技術。至於如何管理採集而來的光能以及有效分配光能的應用,此將取決於物聯網晶片商的Know-how設計。因此,國研院也正密切與國內晶片商合作,協助國內廠商推出具備自主採集並管理環境能源的物聯網晶片。

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