우리의 미래를 바꿀 12가지 최신 전자 기술

이름에서 알 수 있듯 신흥 기술은 개발 및 실제 적용이 널리 실현되지 않은 기술입니다. 이들은 로봇 및 인공 지능에서 인지 과학 및 나노 기술에 이르기까지 다양한 분야에서 진보적인 발전을 나타냅니다.

특히 전자 분야는 신호 처리, 정보 처리 및 통신에서 중요한 역할을 합니다. 센서, 다이오드, 트랜지스터 및 집적 회로와 같은 구성 요소를 포함하는 전기 회로를 다룹니다. 간단한 언어로 최신 노트북 및 스마트폰과 같은 복잡한 전자 기기 및 시스템을 다룹니다.

첫 번째 유형의 트랜지스터는 1947년에 발명되었습니다. 그 이후로 우리는 먼 길을 왔습니다. 오늘날 사용하는 스마트폰에만 10억 개 이상의 트랜지스터가 있습니다.

이것은 시작일 뿐입니다. 많은 혁신적인 장치가 아직 발명되지 않았습니다. (전자 분야에서) 미래가 우리에게 무엇을 가져올 수 있는지 알아봅시다.

12. 디지털 향기 기술

CEATEC 2016에서 선보인 아로마 슈터

장치(또는 전자 코)가 오디오, 비디오 및 웹 페이지와 같은 냄새 지원 미디어를 감지, 전송 및 수신할 수 있도록 하는 후각 기술 분야에서 많은 연구가 진행되고 있습니다.

Smell-O-Vision이라는 최초의 냄새 방출 시스템은 1950년대 후반에 발명되었습니다. 관객의 경험을 향상시키기 위해 영화를 상영하는 동안 냄새를 방출할 수 있었습니다.

그 이후로 많은 연구 시설에서 유사한 장치를 내놓았습니다. 그 중 하나가 1999년에 개발된 iSmell입니다. 128개의 냄새 카트리지로 구성되어 다양한 혼합 냄새를 생성할 수 있습니다. 그러나 특정 제한 사항으로 인해 제품이 상업적으로 출시되지 않았습니다.

CEATEC 2016에서 한 회사는 스마트폰과 PC를 통해 제어할 수 있는 웨어러블 냄새 장치를 선보였습니다. 냄새의 시기와 분포, 합성 냄새의 건강상의 위험을 포함하여 여전히 극복해야 할 많은 장애물이 있습니다.

11. 열 구리 기둥 범프

단일 기판에 통합된 전기 및 열 범프

열 구리 기둥 범프는 레이저 다이오드, 반도체 광 증폭기, CPU 및 GPU와 같은 전자 및 광전자 공학의 패키징에 사용되는 마이크로 크기의 열전 소자입니다.

Nextreme Thermal Solutions는 칩 수준에서 능동 열 관리 기능을 통합하기 위해 이 기술을 개발했습니다. 이 방법은 현재 Intel 및 Amkor를 비롯한 기술 대기업에서 마이크로프로세서 및 기타 고급 칩을 다양한 표면에 연결하는 데 사용됩니다.

전류가 회로 기판을 통과하면 열 범프가 열을 끌어당겨 다른 범프로 전달합니다. 이 과정을 펠티에 효과라고 하며, 이것이 열 범프가 전자 회로의 열을 줄이는 데 도움이 되는 방식입니다.

반도체 열 펌프 역할을 하고 칩 표면에 열 관리 기능을 추가합니다. 오늘날의 열 범프는 높이가 약 20μm이고 너비가 238μm(직경)입니다. 차세대 기술은 열 범프의 높이를 10μm로 낮출 것입니다.

10. 이황화 몰리브덴

이황화 몰리브덴(MoS2)

이황화 몰리브덴은 마찰이 적고 견고하기 때문에 전자 제품에서 건식 윤활제로 널리 사용되는 무기 화합물입니다. 실리콘과 마찬가지로 밴드갭이 1.23 eV인 반자성 간접 밴드갭 반도체입니다.

이황화 몰리브덴은 입자 크기가 1-100 마이크로미터 범위인 일반적인 건식 윤활제입니다. 효율적인 트랜지스터, 광검출기, 2행정 엔진 및 유니버설 조인트의 생산에 자주 사용됩니다.

2017년에는 2차원 이황화 몰리브덴을 사용하여 115개의 트랜지스터를 포함하는 1비트 마이크로프로세서를 제작했습니다. 3단자 멤트랜지스터를 만드는 데에도 사용되었습니다. 앞으로 이 화합물은 모든 종류의 전자 장치의 중추가 될 것입니다.

9. 전자 섬유

전자 섬유(또는 스마트 의류)는 착용자에게 부가 가치를 제공하기 위해 디지털 구성 요소 및 전자 제품이 내장된 직물입니다. 인테리어 디자인 기술과 같이 전자 제품을 직물에 통합하는 데 의존하는 다른 많은 응용 프로그램이 있습니다.

이러한 유형의 기술은 에너지 전도, 통신, 변형 및 성장을 포함하여 기존 직물이 할 수 없는 여러 가지 작업을 수행할 수 있는 능력이 있기 때문에 혁신적인 것으로 간주됩니다.

건강 모니터링, 군인 추적 및 조종사 모니터링을 위한 스마트 의류의 미래 응용 프로그램이 개발될 수 있습니다. 개인 및 휴대용 생리학적 모니터링, 통신, 난방, 조명 모두 이 기술의 이점을 누릴 수 있습니다.

8. 스핀트로닉스

스핀트로닉스(또는 스핀 전자공학)는 고체 물리학에서 전자의 고유 스핀과 관련 자기 모멘트를 나타냅니다. 이는 기존의 전자 장치와 매우 다릅니다. 전하 상태와 함께 전자 스핀을 사용하여 자유도를 높입니다.

Spintronic 시스템은 데이터를 효율적으로 저장하고 전송하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 장치는 뉴로모픽 컴퓨팅 및 양자 컴퓨팅 분야에서 특히 중요합니다.

이 기술은 의료 분야(암 식별용)에서도 사용되고 있으며 디지털 전자 제품에 큰 가능성이 있습니다.

7. 나노전자기계 시스템

단결정 실리콘으로 제작된 나노전자기계 시스템의 전자현미경 사진 | 크레딧:H. G. Craighead

나노 전자 기계 시스템은 물리적 및 화학적 센서를 형성하기 위해 기계적 기계와 나노 크기의 전자 요소를 통합합니다. 그들은 소위 미세 전자 기계 시스템에서 논리적인 다음 소형화 단계를 형성합니다.

그들은 초고주파 공진기에서 화학 및 생물학적 센서에 이르기까지 다양한 응용 분야로 가는 길을 열어주는 놀라운 특성을 가지고 있습니다. 다음은 나노전자기계 시스템의 몇 가지 중요한 속성입니다.

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마이크로파 범위의 기본 주파수

펨토그램 범위의 활성 질량

최대 아토그램 및 하위 아토그램 수준까지의 질량 감도

아토뉴턴 수준의 힘 감도

10 aw 정도의 전력 소비

제곱 센티미터당 1조 요소에 달하는 매우 높은 집적도.

읽기:NEMS – NanoElectroMechanical Systems | 간단한 개요

6. 분자 전자공학

단일 분자 장치의 그림

이름에서 알 수 있듯이 분자 전자는 전자 회로의 기본 빌딩 블록으로 분자를 사용합니다. 재료과학, 화학, 물리학을 아우르는 학제간 분야입니다.

이 기술은 현재 실리콘과 같은 전통적인 반도체를 사용하여 가능한 훨씬 더 작은 전자 회로(나노스케일)의 개발을 가능하게 할 것입니다. 이러한 장치에서 전자의 운동은 양자 역학에 의해 제어됩니다.

분자 크기의 요소로만 구성된 전체 회로가 실현되려면 아직 멀었지만 더 많은 컴퓨팅 성능에 대한 수요 증가와 오늘날의 리소그래피 기술의 한계로 인해 전환이 불가피해 보입니다.

과학자들은 현재 분자 세그먼트와 전극의 벌크 재료 사이에 재현 가능하고 신뢰할 수 있는 접촉을 달성하기 위해 흥미로운 특성을 가진 분자에 대해 연구하고 있습니다.

5. 전자 코

전자 코는 냄새의 특정 구성 요소를 식별하고 화학적 구성을 분석합니다. 여기에는 일련의 전자 센서와 패턴 인식을 위한 인공 지능 도구를 포함하여 화학 물질 감지 메커니즘이 포함되어 있습니다.

이러한 장치는 20년 이상 사용되었지만 일반적으로 비싸고 부피가 커졌습니다. 연구원들은 이러한 장치를 더 저렴하고 더 작고 더 민감하게 만들기 위해 노력하고 있습니다.

전자 코 측정기는 연구 시설, 생산 부서 및 품질 관리 실험실에서 오염, 변질 및 불순물 검출과 같은 다양한 목적으로 사용됩니다. 또한 환경 보호를 위해 의료 진단 및 가스 누출 및 오염 물질 감지에 사용됩니다.

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4. 3D 생체 인식

생체 정보의 사용은 특히 은행, 법의학 및 공안과 관련된 분야에서 해마다 증가하고 있습니다. 대부분의 생체 인식은 2차원 이미지를 사용합니다.

그러나 지난 몇 년 동안 몇 가지 고급 생체 인식 기술이 개발되었습니다. 여기에는 3D 지문, 3D 장문, 3D 귀 및 3D 얼굴 인식 기술이 포함됩니다.

인간-컴퓨터 상호 작용 또는 보안 강화를 위한 목적이든 강력한 생체 인식의 광범위한 적용이 있을 것입니다.

3. 전자 피부 및 혀

와인 시음 전자 혀 | 크레딧:Kenny McMahon / Washington State University

동물이나 사람의 피부를 모방할 수 있는 신축성, 유연성, 자가 치유 물질을 전자 피부라고 합니다. 압력과 열의 변화에 ​​반응하고 물리적 상호 작용을 통해 정보를 측정할 수 있는 광범위한 재료가 있습니다.

이러한 재료는 보철, 소프트 로봇, 건강 모니터링 및 인공 지능과 같은 유용한 응용 분야에 새로운 문을 열 수 있습니다. 새로운 전자 스킨의 미래 디자인에는 높은 기계적 강도, 더 나은 감지 능력, 재활용 가능성 및 자가 치유 특성을 가진 재료가 포함될 것입니다.

반면에 전자 혀는 맛을 측정하고 비교합니다. 여기에는 여러 센서가 포함되어 있습니다. 각각은 유기 및 무기 화합물을 감지할 수 있는 서로 다른 반응 스펙트럼을 가지고 있습니다.

전자 혀는 식품 및 음료 분야에서 제약 산업에 이르기까지 다양한 분야에서 응용되고 있습니다. 또한 대상 제품을 벤치마킹하고 환경 매개변수를 모니터링하는 데 사용됩니다.

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2. 멤리스터

멤리스터의 개념은 1971년 미국의 전기 엔지니어 Leon Chua에 의해 소개되었습니다. 그는 자속과 전하를 연결하는 추가 비선형 회로 요소의 가능성을 추론했습니다.

모든 전자 회로는 인덕터, 커패시터 및 저항과 같은 수동 부품으로 구성됩니다. 멤리스터라는 네 번째 구성 요소가 있습니다. 이는 저전력 소비 저장 장치를 만드는 데 사용되는 반도체입니다.

멤리스터는 이전에 회로를 통해 흘렀던 전하량을 기억하면서 회로의 전류 흐름을 조절합니다. 멤리스터는 저장용량과 속도가 매우 높은 비휘발성 구성요소입니다.

Memristors의 특허에는 신호 처리, 뇌-컴퓨터 인터페이스, 재구성 가능한 컴퓨팅, 프로그래밍 가능한 논리 및 신경망의 응용 프로그램이 포함됩니다. 미래에는 이러한 소자가 NAND 게이트를 대신하여 디지털 논리를 수행하는 데 적용될 수 있습니다.

1. 유연한 디스플레이

Royole:초박형 플렉서블 디스플레이 | 이미지 크레디트:Paul Sawers / VentureBeat

많은 가전제품 제조업체들이 플렉서블 디스플레이에 관심을 보이고 있습니다. 스마트폰과 태블릿에 이 기술을 적용하기 위해 노력하고 있습니다.

유연한 기판(금속, 플라스틱 또는 유리)을 기반으로 하는 OLED는 구부릴 수 있는 가장 유망한 전자 영상 디스플레이 중 하나입니다. Flexible OLED에 사용되는 금속 및 유리 패널은 매우 얇고 가벼우며 내구성이 있으며 거의 ​​깨지지 않습니다.

CES 2018에서 LG는 말릴 수 있는 65인치 4K OLED 디스플레이의 프로토타입을 소개했습니다. 버튼을 터치하면 TV가 펼쳐지고 필요하지 않을 때 화면에서 접힙니다.

2019년 9월, 삼성은 태블릿과 스마트폰으로 모두 사용할 수 있는 새로운 폴더블 스마트폰을 출시했습니다.

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현재 세대 폴더블 기기는 결점이 많고 가격이 너무 비쌉니다. 대부분은 대중 시장에 적합한 장치라기 보다는 얼리 어답터를 위한 개념 증명 장치입니다. 그러나 플렉서블 디스플레이는 매우 다른 것으로 진화하고 있으며, 이는 기술 산업 전반에 걸쳐 놀라운 발전으로 이어질 수 있습니다.