美國威斯康辛大學-麥迪遜分校(University of Wisconsin-Madison;UW-Madison)的研究人員宣稱打造出最快速且可伸展的穿戴式積體電路(IC),這一進展可望推動物聯網(IoT)以及更多連網的高速無線世界進展。

工程師們已經為尋求擴展穿戴式電子產品功能與應用的製造商——特別是致力於開發利用新一代無線寬頻技術(即5G)的裝置,打造出一款平台。

這種可伸展的電路具有獨特的結構,主要是由於受到雙絞線對電話線的啟發。基本上,它包含了兩條以重複S曲線模式的超纖巧交錯電力傳輸線。

這種層層卷繞的形狀——以2層分段的金屬塊組成,就像3D拼圖一樣——賦予傳輸線得以伸展而不影響性能的能力。它還有助於保護這些線路免於外界干擾,同時限制流經其間的電磁波,幾乎完全消除了電流的損耗。目前,這些可伸展的整合電路可作業於高達40GHz的無線電頻率(RF)。

此外,相較於寬度可能達到640微米(或0.64毫米)的其他可伸展傳輸線,這些新的可伸展電路只有25微米(或0.025毫米)厚。這是極其微小的,甚至小到足以在表皮電子系統等多種應用中實現高效率。

20160531 UW-Madison NT01 這種新的電路採用像3D拼圖般環環相扣的製造方式,能夠用於像紋身貼紙般貼附在皮膚上的穿戴式電子。由於這種電路提高了無線的速度,使得這些系統可讓醫護人員在遠端監測病人,而不必使用任何電線或線纜。 (來源:Yei Hwan Jung and Juhwan Lee/UW-Madison)

以UW-Madison 電子與電腦工程系教授Zhenqiang (Jack) Ma為主導的研究小組,在《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)期刊中發表了這項功能強大、高效率的IC研究細節。

過去十年來,Ma的研究小組一直致力於開發所謂的電晶體主動元件。這項最新的進展結合了研究人員在高頻與軟性電子領域的專業技能。

這項研究是由美國空軍科學研究辦公室(Air Force Office of Scientific Research)支持。「我們已經找到了一種新的方式,能將高頻主動電晶體整合於可無線傳輸的有效電路中,」Ma表示,這「是一款平台,同時為許多的新功能開啟了大門。」例如,在行動通訊中,5G網路的寬廣微波無線頻率將能容納越來越多的手機用戶,同時大幅提高資料速率與覆蓋率。

在重症加護病房中,表皮電子系統(像紋身貼紙般貼附於皮膚上的電子)能讓醫護人員遠端無線監測病人,透過減少電纜與電線的糾結,從而提高病人的舒適度。

這篇文章的其他作者還包括UW-Madison 的Yei Hwan Jung、Juhwan Lee、Namki Cho、Sang June Cho、Huilong Zhang、Subin Lee、Tong June Kim與Shaoqin Gong,以及中國電子科技大學(University of Electronic Science and Technology of China)的Yijie Qiu等人。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Skin-tight circuits could drive IoT to healthcare,by Jean-Pierre Joosting)