國研院開發物聯網晶片自供電技術

物聯網（Internet of things，IoT）相關科技發展方興未艾，各種應用情境所需要的晶片亦應運而生。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」，此技術可採集各種環境光能量，與電池或電容等能量儲存裝置配合，延長晶片的充電週期。奈米元件實驗室將提供此製程技術平台，協助晶片設計者開發整合「感測器」與「自供電晶片」之系統晶片，應用於物聯網與穿戴式裝置。

在物聯網的世界裡，藉由設置在大樓牆上、橋樑、水壩、車輛或是人體的物聯網晶片，可形成智慧防災、智慧運輸、智慧居家照護等智慧生活型態，為人們帶來無與倫比的便利性與安全性。根據國際知名機構 IC Insights 的預測，物聯網產業 2010~2016 年之複合成長率約為 26%；資策會產業情報研究所（MIC）則預估，2016 年全球物聯網產值將達 6,200 億美元，終端裝置產量將到達 1.9 億台。

物聯網晶片是由運算晶片、記憶體、無線通訊器、感測器及能量管理裝置（能量採集技術及能量儲存裝置）所整合而成，可獨立進行資料處理、儲存及訊號發送，以實現裝置與裝置間可互相溝通之物聯網世界。更重要的是，物聯網晶片可依需求，裝設各式各樣的感測器（如偵測溫度、煙霧、振動、氣體、位置甚至人體心跳、血壓等訊號），用以收集各種環境資訊。為增進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，在持續研發低功耗晶片的同時，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，亦是可行的解決方案。

▲ 物聯網晶片電子顯微鏡圖

國研院奈米元件實驗室以獨創的半導體三維積體電路技術為基礎，開發出可與物聯網晶片一體成形之環境光能自供電製程技術，將「環境光能採集模組」與「物聯網晶片」堆疊整合。

目前的物聯網晶片與環境光能採集模組的整合方式是將「物聯網晶片」和「環境光能採集模組」分開置放於電路板上，不但整體面積大，電路傳輸距離也較長。奈米元件實驗室的 3D 積層式製程技術，不但可以有效減少電路板面積，亦可大幅縮短電流傳輸距離，減少耗能，提高物聯網晶片的實用性。未來奈米元件實驗室將積極開發更多感測器與自供電晶片技術，提供設計者開發各種應用於物聯網與穿戴式裝置的相關晶片。