能量收集晶片？未來物聯網真正的核心技術

本文由 Stacey Higginbotham 撰寫，她為科技和財務方面的出版物撰寫了11年的專欄。這篇文章淺析了現在物聯網發展的一個瓶頸，那就是還無法突破感應器的長時間持續功能問題。

如果你能夠想像一個到處都是感應器的世界，它們無處不在，牆裡面、路下面和任何物品內部。但悲慘的是，每隔六個月或一年，你就得幫這些感應器換電池。即使我們製造出再多能夠運用到感應器的產品，我們仍然受限於電池的續航能力。不過像高通、德州儀器、ARM 和其他硬體科技巨頭，都在盡力研製可以自行供電的感應器。

能量其實無處不在，對於這些晶片開發公司，最大的挑戰就是找到如何自行儲存能量的方法以便持續使用，像太陽能之類的能量並非隨時可用。另一個挑戰則是如何將這樣的低能耗晶片安裝在感應器中。

現在市場上有四種能量收集的晶片：

動能：以動作為基礎的充能，這個已經算是使用得比較久的方式，這些晶片主要用於比如手錶的充電，或是與一些移動中的設備綁定在一起。

熱能：這一類的晶片一般都是從溫差當中收集能量，所以比較適合一些貼近人體的設備。

光能：這就好像一塊很小的太陽能板，所有的太陽能板都面臨一個挑戰，那就是如何在在有陽光時最大化地收集能量，而不用在意太陽能板的面積有多大。

磁能：很多公司都在嘗試如何從無線電波中收集能量，但幾十年都沒有成功。

從 Texas Instruments 提供的上述圖示中可以看出，不同的收集能量晶片需要什麼樣的不同環境條件才能驅動特定的設備。

類似的技術其實並不是很新，但市場對這些無線感應器的需求是越來越大，這也要多虧於物聯網的快速發展。很多公司現在都很有動力去開發更有效的能量收集晶片和系統，不管是可能使用動能模式的植入式醫療設備，或是一個支撐感應器運行的太陽能電池，這是一個非常值得研究的領域。

舉個例子感測器山，太陽能初創企業 Alta Devices 這周推出了一款太陽能電池，據說能夠產生比現有的室內太陽能技術多 5 倍的電能，所以一個這樣的太陽能電池理論上只有原來大小的五分之一，這也會使得感應器變得更小，適用於更多的產品。

同時，華盛頓大學的研究學者們正試圖打造一種可以從無線電廣播中收集能量的設備，他們宣稱已經找到了從無線電波（GSM、電視或是 WiFi）中收集能量的方法，稱之為「背向散射環境（ambient backscatter）」。

在打造高效感應器方面，除了開發能量收集晶片之外，改善原有電池的壽命也同樣重要。一般感應器都需要有後備或是可更換的電池，以防能量收集部件突然的失靈，但事實是這些電池的性能還可以更好。現在研究人員不僅是在研究如何將它們做得更小，還希望做出一些成型的元件，比如直接可以別在衣服上。

當然，這樣的元件也必須包含小型控制器和無線傳輸裝置，所以也需要儘量降低它們的功耗。關於無線傳輸技術這一塊，像 ZigBee 和低耗能藍牙是不錯的解決方案，但循環中的電源管理則是另外一回事。

其實現在矽谷在這個領域已經有很多變化，這也會幫助我們最終打造出壽命超長或是根本不需要外接能量支撐的感應器，這樣我們才能更好地擁抱物聯網的到來。(gigaom.com)

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