互联系统

评论论文 DOI: 10.34343/ijpest.2020.14.e01002 下一代互联传感器微电子技术挑战 Ol

评论论文 DOI：10.34343/ijpest.2020.14.e01002 下一代互联传感器的微电子技术挑战 Olivier A. Bonnaud 1, 2, * 1 雷恩第一大学微电子与微传感器系，IETR UMR CNRS 6164，雷恩，法国 2 GIP-CNFM，法国格勒诺布尔 MINATEC 方向国家微电子和纳米技术培训协调中心 * 通讯作者：Olivier.bonnaud@univ-rennes1.fr (OA Bonnaud) 收到日期：2019 年 11 月 24 日 修订日期：2020 年 2 月 2 日 接受日期：2020 年 2 月 3 日 在线发布日期：2020 年 2 月 12 日 摘要 全球数字社会的到来正在推动物联网 (IoT) 的发展和互联对象的创造。许多联网物体都包含各种传感器，这些传感器的数量在过去 15 年里呈指数级增长。与此同时，服务器和数据中心也呈指数级增长，能源消耗也同样呈指数级增长。为了避免在 20 年内达到无法克服的全球能源限制，必须提高微电子系统的集成度，并将其能耗降低 100 倍。这涉及到微电子的所有方面，主要是基本设备、设计和电路架构。这只有通过调整人力资源，即教学方法来培养能够应对挑战的技术人员、工程师和医生，才能实现。本文讨论了联网传感器的背景、它们的能耗和联网物体未来技术的新挑战，以及法国微电子教学网络为培养能够应对挑战的未来专家而制定的战略。关键词：传感器、微电子、联网物体、技术和人力挑战。 1. 引言 21 世纪的世界正日益转向数字化社会，这导致了物联网 (IoT) 的发展和互联物体的发展。这种演变与社会数字化相对应，服务的重要性日益增加。话虽如此，工业仍必须生产这些物体。许多互联物体都包含各种传感器，以控制社会的所有活动，如健康、环境、交通、能源或安全，以及工业生产 [1]。后者对应于第四次工业革命，即工业 4.0。[2]。这就是为什么新的互联传感器系列被称为传感器 4.0。[3]。世界上这些物体的数量增长令人印象深刻，因为近 15 年来一直呈指数级增长。传感器和执行器的数量也是如此，因为每个互联系统最多可以有几十个传感器。此外，互联网接入服务器和数据中心已经大幅增长，系统的运行，数据和存储会导致功耗同样呈指数级增长。目前的预测表明，到 2040 年，物联网的功耗预计将与全球所有形式（交通、住房、通信、工业、农业）的当前能耗（2018 年）持平。这首先会对微电子系统和智能传感器的集成产生影响，这些系统必须包含越来越多的功能，包括与通信相关的功能，确保安全性和可靠性背景下的任务概况，从而增加复杂性，但必须消耗更少的能源，这显然是矛盾的。应通过发挥微电子的所有方面，包括电路设计和架构，以及涉及新材料和新电子概念的基本设备概念和制造技术，将这种消耗减少 100 倍。只有通过调整人力资源，即培训能够克服挑战的技术人员、工程师和医生的教学方法，才能实现这一转变。