TI 人 Jack Kilby 發明積體電路,以及其後數十年間持續不斷的創新,體現了德州儀器運用半導體降低電子產品成本,開創更美好世界的承諾。

「(開發積體電路時) 我們根本想不到,它能把電子成品的成本降到只有百萬分之一。」——Jack Kilby

1958 年,當 Jack Kilby 在德州儀器實驗室開發出全世界第一個積體電路 (IC) 時,他不知道有一天這技術將用以打造更安全的汽車、智慧水表、口袋型行動超音波儀器,以及今日各式各樣不可或缺的應用。 

當時,他不可能預見在未來幾十年間,不斷推陳出新的半導體技術將縮減電子產品的成本和尺寸,並同時推升可靠性與效率,為改善世界做出貢獻。

德州儀器以開創更美好的世界為職志,致力於運用半導體專業技術,讓電子產品變得更經濟實惠。我們認為這是工程上的進步,而 Jack Kilby 發明的 IC,以及隨後數十年不輟的創新進程,在在標誌著德州儀器長年推動科技突破的熱誠。

在歡慶 Jack 和他發明晶片改變世界的 62 周年之際,我們想聚焦於醫療診斷、車輛安全及漏水偵測三大領域上的近期創新。

攜帶型超音波掃描儀讓醫療無遠弗屆

德州儀器印度研發團隊戮力創新,縮小 IC 尺寸,並減少超音波系統所需的 IC 數,讓客戶得以生產價格更親民的可攜式聯網超音波儀器,將高品質醫療服務推向世界的更多角落。

 

近 20 年來,德州儀器在印度班加羅爾研發中心的團隊不斷縮小元件尺寸,以提升超音波的成像品質與降低成本。 

傳統上,醫院和診所使用的超音波掃描儀都得安裝在推車上。時至今日,隨著零組件技術長足進步,功率及尺寸下降,訊號品質亦獲提升,使得超音波設備的外型更為輕巧,發展出以電池供電的手持式智慧型探頭。過去需以 128 個單獨元件製造的 32 通道的收/發前端模組,現已整合至兩組積體電路中,且尺寸還袖珍到可直接納入探頭,省去一般用於供電和計算的佈線。 

智慧型探頭經濟實惠又容易攜帶,便於急難應變人員帶入偏遠地區、在急救現場或救護車上使用,即時掃瞄出清晰的內臟影像,並能在手機螢幕上進行判讀,為當下的治療決策提供關鍵細節。 

毫米波感測器加強行車安全

德州儀器開發出突破性的毫米波雷達感測技術後,有史以來的第一次,非豪華車款也能導入此類方案,為全球更多人帶來更安全的駕車體驗。

 

雷達系統問世已近一世紀,但一直以來皆價格不菲,且多僅限於軍事應用上。透過德州儀器近年推出的雷達技術,一塊完全整合的微晶片就是一套完備的雷達系統,已在工業與車用應用領域廣獲應用。 

毫米波晶片是誕生於德州儀器 Kilby 實驗室研發中心的首批突破性創新之一。它是全球最精確的毫米波互補式金屬氧化物半導體 (CMOS) 單晶片感測器,以最小的元件封裝提供高三倍的感測精確度,功率更只需同類感測方案的一小部分。

2018 年底面世的毫米波雷達感測器為汽車雷達系統的快速發展揭開序幕,促使系統縮小尺寸、加強性能,並開拓車用雷達在先進駕駛輔助系統 (ADAS) 之外的新應用實例。此技術大幅改善了長程、短程與中程雷達感測的準確度。

雷達技術正跨足 ADAS 以外的領域。汽車工程師運用TI 車用級毫米波感測器,讓車輛能偵測周遭的自由空間、車門和後車箱附近的障礙物,並實現更智能的自動停車、車艙入侵警示,以及可在孩童被不小心單獨留在車上時發出警報的車內佔位偵測 (occupancy detection)。這些功能不但能多方面提升車輛安全性,而且,隨著技術成本逐漸降低,亦將獲得越來越多中低價位車款採用。

超音波感測檢漏省資源

德州儀器推出經濟實用的感測技術,可抓出最細微的漏水或瓦斯漏氣,以利客戶安裝高科技水表或瓦斯表。當一偵測到問題就可及時維修,防患於未然,同時也避免浪費天然資源。

 

根據世界銀行統計,全球每年因水管破損與洩漏而流失逾 40 兆公升的水資源。由於傳統水表與其內含旋轉軸或齒輪的機電系統在設計上只能量測水的流量,所以,水管破裂和漏水的現象往往得過好幾天才會發現。不過,如同空調、馬達,以及其他眾多日常設備和工業產品的情況一樣,流量計中的機電系統也正迅速被電子系統取代。

從機器人技術、家庭自動化到節水,全球許多產業正因超音波技術的創新經歷轉型。德州儀器先進的超音波感測微控制器 (MCU) 配置具高性能類比數位轉換器的智慧類比前端,可提高訊號雜訊比、克服流量計的校準誤差、量測從消防水帶到少量漏水的各種流量,並偵測湍流、氣泡和其他異常流量。

透過超音波技術,智慧樓宇和智慧城市中裝設的水表能夠發現和鎖定小至每幾秒一滴的漏水。這些系統各配有一對浸液式的超音波換能器 (transducer),以量測流體中聲波的速度。聲波傳播的速度取決於管道內流體的黏度、流速和方向。流體流經的介質或材料硬度不同,超音波移動的速度也會有所差異。

量測的準確度會因換能器、精密類比電路和訊號處理演算法的品質而異。聲波或超音波換能器以壓電材料製成,可將電訊號轉換為數百 KHz 相對高頻的機械振動。一般來說,一對頻率範圍在1-2 MHz 的超音波換能器須經妥善匹配和校準,才能準確測量流量,而光兩個換能器就佔去每台流量計極高比重的成本。感測器系統還須以極低的功率運作,以保障 15-20 年的電池壽命。

德州儀器先進的超音波感測 MCU 產品陣容包含獨特的類比前端和演算法,可大幅提高準確度,並有效降低整體成本與功耗。我們的流量量測架構運用高性能類比設計、先進演算法和嵌入式處理技術,減少對於成本高昂的超音波換能器的需求。

一本初衷,開創更美好的世界

德州儀器致力運用半導體技術降低電子產品的成本,讓世界變得更美好。我們兢兢業業打造優質的超音波水表、口袋型超音波掃描儀,以及有助於提升車輛安全的 TI 毫米波雷達感測器,只是落實願景的三個實例。我們持續引領積體電路技術前行,如此熱誠從未消減。在上一代技術的基礎上,德州儀器積極推進新一代的創新,創造出更輕巧、更高效、更可靠、更具成本效益的技術方案,並不斷開拓新市場,將半導體推向電子產品的各個領域。在我們眼中,這就是工程的進步,亦是我們數十年來始終如一的堅持。

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