IV. Vận dụng cuộc cách mạng toàn cầu 2020 vào hoàn cảnh thực tiễn: Kinh nghiệm của Trung Quốc
4.2.2.Chiến lƣợc phát triển ứng dụng thông tin di động (TTDĐ) và nhận dạng tần số vô tuyến (FRID)
dạng tần số vô tuyến (FRID)
4.2.2.1. Tổng quan về công nghệ và thị trường
Những chức năng cơ bản của các thiết bị TTDĐ đã đƣợc tăng cƣờng rất nhiều ở thập kỷ vừa qua. Những thiết bị mà trƣớc đây đƣợc chế tạo chỉ có ý định dùng để trao đổi dữ liệu bằng lời nói nay đã trở thành những sàn cảm biến, xử lý, lƣu trữ và truyền thông đa chức năng, có khả năng trao đổi rất nhiều loại hình dữ liệu, trên cơ sở sử dụng nhiều chế độ truyền thông khác nhau. Những tiến bộ gần đây cả trong lĩnh vực công nghệ lẫn trong lĩnh vực thiết kế cho thấy xu hƣớng này sẽ còn tiếp diễn trong thập kỷ tới.
Sự nổi lên của các hệ FRID giá rẻ, tinh xảo đang định hình lĩnh vực TTDĐ. Các cơ cấu FRID hiện đã có mặt rộng khắp ở những ứng dụng nhƣ giám sát vật tƣ, nhận dạng cá nhân, kiểm soát truy cập và rất nhiều các loại giao dịch thƣơng mại. Hiện chúng cũng đang chuẩn bị kết hợp vào các thiết bị TTDĐ.
Các thiết bị TTDĐ kết hợp nhiều công nghệ khác nhau nhƣ màn hình, bộ nhớ dữ liệu và mạch tích hợp và cảm biến tiên tiến. Sự phát triển của các công nghệ này sẽ quyết định hƣớng đi của các sàn điện toán di động trong thập kỷ tới.
Tầm quan trọng đối với TBNA và TEDA
Năm 2006, hơn 1 tỷ điện thoại di động đã đƣợc bán ra trên toàn thế giới. TEDA sản xuất hơn 105 triệu, nghĩa là bằng gần 10% tổng số điện thoại di động đƣợc bán ra của thế giới. Nếu TEDA muốn duy trì và tăng cƣờng thị phần này của mình, TELA cần phải bám sát những phát triển nhanh chóng của TTDĐ, đặc biệt là xu hƣớng gia tăng chức năng.
Năm 2007, tổng số TTDĐ đƣợc bán trên toàn thế giới đã tăng lên 1,15 tỷ. Mặc dù dữ liệu quý đầu năm 2008 cho thấy doanh số của TTDĐ đang chậm lại, nhƣng những thị trƣờng đang nổi nhƣ Trung Đông, châu á-Thái Bình Dƣơng, châu Phi và Trung Quốc vẫn rất sôi động và đƣợc coi là rất quan trọng đối với doanh số tƣơng lai.
Mặc dù nhiều loại hình cảm biến có thể đƣợc kết hợp vào TTDĐ, nhƣng FRID đƣợc chú trọng vì nó có tiềm năng quan trọng trong logistics và thƣơng mại bằng tàu biển. TTDĐ và FRID đem lại cơ hội để cải thiện logistics, giảm phí tổn các hoạt động buôn bán bằng tàu biển.
Hiện trạng và triển vọng
Các thiết bị TTDĐ và hệ thống FRID đều bao gồm nhiều cấu phần công nghệ khác nhau. ở mỗi cấu phần công nghệ, tính năng hoặc chức năng của nó có thể đƣợc tăng cƣờng bằng cách hoàn thiện công nghệ chế biến các vật liệu hiện có hoặc nhờ áp dụng các vật liệu mới tiên tiến hơn. Thay đổi phƣơng thức chế tạo mỗi cấu phần hoặc cải tiến việc kết hợp các cấu phần cũng có thể đem lại lợi ích. Dƣới đây đề cập tới những tiến bộ của 4 công nghệ then chốt nằm trong các TTDĐ và FRID là:
- Màn hình; - Bộ nhớ;
- Nguồn cung cấp năng lƣợng; - Cảm biến và anten.
Đồng thời cũng đề cập tới những xu hƣớng thiết kế mạch tích hợp, các giao thức TTDĐ và kết hợp FRID vào các thiết bị TTDĐ.
1. Màn hình
Có 4 công nghệ màn hình đang nổi lên, thu hút sự quan tâm đặc biệt là: - Màn hình sử dụng điot phát quang hữu cơ (OLED);
- Màn hình sử dụng điot phát quang polyme (PLED); - Giấy điện tử sử dụng mực điện tử;
- Các hệ thống chiếu video
OLED và PLED có tiềm năng đem lại hiệu quả lớn nhất cho các thiết bị điện toán và TTDĐ. Cả 2 công nghệ đều có ƣu điểm là tiêu thụ ít năng lƣợng. Chúng cũng không cần phải có đèn chiếu sáng phía sau, giúp cho màn hình đƣợc chế tạo nhỏ hơn và mỏng hơn, ngoài ra có thể in đƣợc lên các chất nền mềm, giúp giảm chi phí sản xuất.
a. Màn hình OLED
Hiện tại, nghiên cứu nâng cao tính năng và hiệu suất của OLED tập trung vào sử dụng các tạp chất kim loại, hữu cơ để cải thiện hiệu suất lƣợng tử và hiển thị. Công
trình nghiên cứu gần đây cũng xem xét việc kết hợp các dendrimer huỳnh quang hoặc photpho vào OLED để tăng cƣờng chuyển vận điện tích và phát quang.
Tháng 5/2008, 11 công ty hàng đầu trong lĩnh vực OLED đã thành lập Hiệp hội OLED, gồm Cambridge Display, Corning, DuPont, Eastman Kodak, eMagin v.v… Nhiệm vụ của Hiệp hội là trao đổi thông tin kỹ thuật, đóng vai trò là nguồn lực cho các nhà đầu tƣ, xúc tiến tiêu chuẩn hóa, thúc đẩy thị trƣờng. Với ƣu thế là có phạm vi kỹ thuật và địa lý rộng lớn, cũng nhƣ sự có mặt của cả những doanh nghiệp lớn lẫn doanh nghiệp nhỏ, Hiệp hội sẽ là một cơ sở mạnh để thúc đẩy sự tiến bộ của các ứng dụng OLED.
b. Màn hình PLED
Màn hình này cũng tƣơng tự nhƣ OLED, nhƣng khác ở chỗ là có thể chế tạo trên những chất nền lớn, mềm, trên cơ sở sử dụng kỹ thuật in phun. Điều này có thể giúp giảm bớt chi phí sản xuất. Nghiên cứu gần đây cho thấy khả năng kết hợp PLED với tranzito màng mỏng polysilic để tăng độ phân giải (230 điểm/inch), đƣợc phun lên chất nền mềm làm từ thép không rỉ. Các nghiên cứu cũng đang tiến hành để phát triển những tiền tố hóa chất thân thiện với môi trƣờng hơn phục vụ cho PLED. Những tiến bộ trong việc nâng cao tính năng, giảm thiểu độc hại liên quan đến quá trình chế tạo, mở rộng phạm vi của các chất nền khả dĩ sẽ giúp cho cả PLED lẫn OLED còn hấp dẫn hơn nữa đối với TTDĐ. Do sự tƣơng tự của 2 công nghệ, một số hãng chuyên về OLED cũng đang phát triển các công nghệ PLED.
c. Giấy điện tử sử dụng mực điện tử
Đây là một công nghệ màn hình mới nổi lên. Mực điện tử sử dụng nguồn năng lƣợng rất nhỏ và có thể đƣợc in lên rất nhiều loại chất nền khác nhau. Điều này cho phép đối với các màn hình có thể cuộn lại, tạo khả năng có đƣợc các màn hiển thị lớn hơn, có thể mở rộng diện tích, thƣờng không thể tạo ra đƣợc nếu sử dụng các công nghệ thông thƣờng.
Hiện đã có một số thiết bị thƣơng mại đã áp dụng công nghệ mực điện tử. Ví dụ, điện thoại di động W61H của Hitachi cho phép ngƣời dùng thay đổi diện mạo bên ngoài của điện thoại bằng cách sử dụng mực điện tử để hiển thị tới 95% số đồ họa đƣợc tạo ra từ trƣớc. Đồng hồ Speotrum của Seico sử dụng mực điện tử để hiển thị thời gian. Đồng hồ PHOSPHOR của ArtTech cho phép ngƣời dùng chuyển mặt đồng hồ từ trắng trên đen sang đen trên trắng và hiển thị thời gian, dữ liệu hoặc logo. Một nhánh nghiên cứu tích cực tập trung vào vấn đề mô tả đặc trƣng các hạt điện tích cho các màn hình sử dụng mực điện tử. Một công trình nghiên cứu khác nhằm phát triển những ứng dụng mực điện tử đối với các hình ảnh màu.
Công ty Eink hiện đang là nhà công nghiệp hàng đầu về các công nghệ màn hình mực điện tử. Gần đây, công ty lập đối tác với LG Philips LCD triển khai các màn hình mềm 14,3 inch có độ phân giải cao. Công ty cũng tích cực đối tác với các nhà chế tạo điện tử khác trên thế giới, chẳng hạn nhƣ Wacom để áp dụng công nghệ màn hình mực điện tử cho TTDĐ.
d. Các hệ thống chiếu video
Hệ chiếu video hoặc là đƣợc kết hợp vào điện thoại di động, hoặc đƣợc dùng làm đèn chiếu phụ trợ. Ba công ty đang đƣa ra những cách tiếp cận riêng đối với công nghệ gồm: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Microvision sử dụng laser diot với gƣơng quét vi cơ để tạo hình ảnh;
- Texas Instrument sử dụng công nghệ xử lý ánh sáng số (DLP), trong đó các dãy gƣơng chiếu ra hình;
- Explay sử dụng kết hợp điot phát quang (LED), điot laser và các dãy vi thấu kính.
Một số công nghệ đã đƣợc khai phá để cải thiện các dãy vi gƣơng và các cấu phần khác của đèn chiếu, gồm:
- LED;
- Các nguồn laser đỏ, xanh lam và xanh lục; - Các hệ vi cơ điện (MEM)
Trong tƣơng lai, các hệ thống nano cơ điện (NEM) có thể giúp cải thiện tính năng của màn hình chiếu video.
2. Bộ nhớ
Những bƣớc tiến nhanh chóng của thiết bị nhớ và lƣu trữ dữ liệu đã giúp phổ cập rộng rãi các thiết bị điện toán di động. Nếu vào năm 1998, các thiết bị nhớ flash, chẳng hạn nhƣ thƣờng đƣợc dùng trong các camera số, có dung lƣợng nhớ là 256 MB, thì ngày nay, con số đó lên tới 16 giga, tức là tăng gấp 62,5 lần.
Ngoài bộ nhớ flash, một số công nghệ đang đƣợc triển khai mới nổi lên là: - Bộ nhớ sử dụng ống nano cacbon, hoặc bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) dựa vào ống nano (chẳng hạn nhƣ NRAM của Nantero);
- RAM điện trở (RRAM);
- Bộ nhớ silic-oxyt-nitrua-oxyt-silic (SONOS); - Bộ nhớ thay đổi pha (PCM);
- RAM từ trở (MRAM); - RAM sắt điện (FeRAM).
a. NRAM
Các công nghệ lƣu trữ dữ liệu bảo tồn đang nổi lên nhằm nâng cao dung lƣợng nhớ hoặc giảm chi phí chế tạo của các thiết bị điện tử di động bao gồm cả NRAM.
Nantero nắm quyền sở hữu trí tuệ (IPR)( đối với NRAM. Công ty đã tích cực bán giấy phép sử dụng các công nghệ của mình và tích cực phát triển quan hệ đối tác
với các công ty khác, chẳng hạn nhƣ Hewlett-Packand để phát triển các ứng dụng đƣợc tạo dựng nhờ ống nano cacbon. Ví dụ, những bộ nhớ giá rẻ dùng cho các thẻ FRID.
b. RRAM
Một cách tiếp cận với RRAM là sử dụng các oxyt kim loại. Hƣớng nghiên cứu hiện cũng đang tìm cách sử dụng các điot polyme cho RRAM, có tiềm năng giảm đƣợc chi phí sản xuất.
c. SONOS
Một bộ nhớ chất rắn với những ứng dụng khả dĩ cho TTDĐ là SONOS. Một ƣu điểm của SONOS so với bộ nhớ flash thông thƣờng là chúng tiêu tốn ít năng lƣợng hơn, rất thích hợp để trang bị cho các thiết bị TTDĐ.
Một số công ty điện tử thƣơng mại hiện đang theo đuổi các thiết bị SONOS, bao gồm Toshiba, sản phẩmansion và Samsung. Ngoài ra, 2 công ty Đài Loan, United Microelectronics và Macronix International đều đang phát triển các bộ nhớ thế hệ mới dựa vào SONOS.
d. PCM
Một loại bộ nhớ nữa, có giá rẻ dùng cho TTDĐ là PCM. PCM khác với các bộ nhớ bảo tồn khác ở chỗ hoạt động của nó phụ thuộc vào nhiệt, kích hoạt sự thay đổi pha. Mặc dầu quản lý nhiệt là một vấn đề quan trọng cho phần lớn các thiết bị điện tử (để tránh quá nhiệt và làm suy giảm tính năng), nhƣng nó đặc biệt quan trọng đối với PCM. Nếu nghiên cứu thành công vấn đề cách nhiệt và quản lý nhiệt, công nghệ PCM có thể đƣợc dùng cho TTDĐ để chiếm lĩnh thị trƣờng.
PCM đặc biệt hữu ích cho TTDĐ vì nó có thể thay thế cả điều hành mã lẫn lƣu trữ thông tin trong các điện thoại tế bào. Ngoài ra, khác với bộ nhớ flash hiện nay, nó không bị xuống cấp theo thời gian nên bảo toàn đƣợc dữ liệu lâu dài.
Intel và STMicroelectronics gần đây đã thành lập liên doanh nhằm thƣơng mại hóa PCM để sử dụng trong những ứng dụng bộ nhớ flash (chẳng hạn nhƣ iPod và điện thoại di động. Những công ty khác đang theo đuổi PCM gồm Hitachi, Renesas, IBM, Macronix và Qimonda.
Một lĩnh vực nghiên cứu tích cực liên quan đến PCM là tìm kiếm những vật liệu thay thế thân thiện hơn với môi trƣờng.
c. RAM từ trở (MRAM)
Sự khác nhau cơ bản giữa MRAM và những bộ nhớ flash khác là: ở MRAM, thông tin đƣợc lƣu trữ nhƣ một phần tử từ, còn ở bộ nhớ flash, nó đƣợc lƣu trữ nhƣ một điện tích.
Cấu trúc của MRAM khiến nó đạt đƣợc mật độ nhớ rất cao so với RAM động (DRAM), trong khi nó chỉ cần một phần nhỏ năng lƣợng đòi hỏi. Mặc dù nó sử dụng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
lƣợng năng lƣợng ngang bằng với các bộ nhớ flash để đọc dữ liệu, nhƣng lại cần ít năng lƣợng hơn để ghi. Kết cục, một số công ty hy vọng MRAM sẽ trở thành bộ nhớ vạn năng, có khả năng đạt đƣợc mật độ hữu ích để lƣu dữ liệu (tức là thay cho ổ cứng) và hoạt động đủ nhanh để thay thế các bộ nhớ flash hiện thời.
Một số công ty đang phát triển MRAM cho các ứng dụng thƣơng mại, gồm Intel, Samsung, Toshiba và Honeywell… Freescale là một trong vài công ty hiện đang tiếp thị MRAM.
f. FeRAM
FeRAM tƣơng tự nhƣ MRAM và nhiều khi là đối thủ cạnh tranh với MRAM. FeRAM sử dụng điện trƣờng để thay đổi cực tính của các nguyên tử trong vật liệu sắt điện. Tiếp đó, thông tin đƣợc lƣu trữ nhƣ một trạng thái phân cực, đƣợc thay đổi tùy theo sự thay đổi của điện trƣờng.
Mặc dù các công ty đang khai phá cả MRAM lẫn FeRAM, nhƣng cả 2 công nghệ đều có những ƣu điểm và nhƣợc điểm và chúng sẽ ảnh hƣởng đến ứng dụng thƣơng mại của 2 loại bộ nhớ. Một trong những thách thức hiện nay với FeRAM là kết hợp nó với các cơ cấu bán dẫn oxyt kim loại (CMOS), là cơ cấu cần cho nhiều thiết bị TTDĐ. Một lĩnh vực đang tích cực nghiên cứu hiện nay là sử dụng FeRAM cho các thẻ FRID thụ động để tăng năng lực lƣu trữ thông tin sẵn có của chúng.
Một trong những công ty hàng đầu đã và đang phát triển các sản phẩm dựa vào FeRAM là Fujitsu. Tháng 1/2008, công ty thông báo đã phát triển đƣợc FeRAM 64 KB cho các thẻ FRID. Năm 2007, Fujitsu cũng đã bắt đầu sản xuất lô lớn các FeRAM 2 Mbit. Texas Instrument cũng đang nhằm mục tiêu vào FeRAM để sử dụng cho các thẻ FRID của mình. Các công ty khác đang phát triển hoặc có tiềm năng phát triển FeRAM cho những ứng dụng thƣơng mại gồm Samsung, Matsushita, Seiko- Epson và Micron Technology.