开启智能新时代!Micro LED技术助力AI计算使功耗降低达1万倍
来源:网络发布时间:2024-12-05 09:57:09

  Micro LED技术基本原理和特点

  Micro LED技术指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列,每个像素都可以单独定址和驱动点亮。这种技术可以看作是户外LED显示屏的微缩版,将像素点距离从毫米级降低至微米级。

  Micro LED display则是通过CMOS集成电路制造工艺制成LED显示驱动电路,然后再用MOCVD机在集成电路上制作LED阵列,从而实现微型显示屏。

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  技术特点

  高亮度与色彩饱和度:由于像素单元尺寸小且密度高,Micro LED能够提供更高的发光亮度和色彩饱和度。其发光频谱的半高全宽(FWHM)仅约20nm,可提供极高的色饱和度,通常可大于120%NTSC。

  低功耗:Micro LED的功率消耗量仅为LCD的10%、OLED的50%,这得益于其自发光的显示特性和几乎无光耗元件的简易结构。

  高分辨率与响应速度:Micro LED具有更高的分辨率和更快的显示响应速度,能够满足对画质要求较高的应用场景。

  长寿命:LED的寿命较长,因此Micro LED显示产品也具有较长的使用寿命。

  Micro LED技术的应用领域

  Micro LED技术的应用非常广泛,涵盖了多个领域,以下是其主要应用方向:

  一、显示领域

  电视与显示器

  Micro LED技术可用于制造超大屏幕电视和专业显示器,提供卓越的显示效果,包括高亮度、高对比度、高色彩饱和度和高分辨率。

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  由于Micro LED具有自发光特性,其响应时间快,能够显示动态图像而不产生拖影或模糊现象。

  智能手机与穿戴设备

  Micro LED技术可用于制造智能手机和穿戴设备的显示屏,提供高亮度和低功耗的显示效果。

  由于Micro LED显示屏可以集成传感器和红外LED,因此可以实现触摸、亮度调节和运动感应等功能。

  车载显示

  Micro LED技术可用于车载显示器,提供高亮度、高对比度和宽视角的显示效果,确保驾驶者在各种光线条件下都能清晰看到信息。

  车载Micro LED显示基于底层LED技术,可在宽温度范围内实现长寿命和高可靠性。

  二、增强现实与虚拟现实

  AR眼镜

  Micro LED技术可用于制造AR眼镜的显示光源,提供高亮度和低功耗的显示效果。

  结合硅基板,Micro LED可作为新兴AR眼镜的近眼显示光源,满足元宇宙等头戴装置的应用需求。

  VR设备

  Micro LED技术同样适用于VR设备的显示屏制造,提供高分辨率和高刷新率的显示效果,增强用户的沉浸感。

  三、专业应用

  安防监控

  Micro LED技术可用于安防监控系统的显示屏,提供高清晰度和高对比度的显示效果,确保监控画面的准确性。

  医疗显示

  在医疗领域,Micro LED技术可用于制造高精度的医疗显示屏,用于显示医学影像和手术指导等。

  工业显示

  Micro LED技术还可用于工业控制系统的显示屏,提供高可靠性和稳定性的显示效果,确保工业生产的顺利进行。

  四、其他创新应用

  光通讯Micro LED技术还可用于无线光通讯领域,如Li-Fi技术,利用LED发出的光信号进行数据传输。

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  照明与装饰

  由于Micro LED具有高亮度和低功耗的特点,因此还可用于照明和装饰领域,如LED灯带、LED灯泡等。

  Micro LED技术助力AI计算

  功耗降低达1万倍

  近日,布伦瑞克工业大学氮化物技术中心 (NTC) 的研究人员与奥斯法利亚应用科学大学和 ams OSRAM 合作,正在研究 Micro LED 设备在神经形态计算中的应用。通过人工智能 (AI) 的Micro LED 神经元网络,让未来的计算机功能更强大、更节能。

  研究人员利用光子元件模拟生物神经网络,从而使神经形态计算机成为可能,并达成更低的能耗。“我们的光学神经形态计算通过使用电子电路或光子元件模拟了生物神经网络(如人脑中的神经网络)的功能,”布伦瑞克工业大学半导体技术研究所的 Andreas Waag 教授兼 Nitride 技术中心发言人说道。“这避免了传统数字计算机技术的弱点——人工智能大规模应用及信息处理需要巨大的能源需求,预计 10 年后,全球约三分之一的电能将用于超级计算机及其降温。”

  研究小组还看到了基于 GaN 的Micro LED 技术的巨大潜力,它可以将人工智能系统及其巨大的“能源需求”所造成的功耗降低 10,000 倍。Micro LED 执行了原本由硅晶体管执行的任务。并行内存处理与高效的光子产生和检测相结合,创建了一种硬件,它可以物理映射不同级别的神经网络并实现并行信息流。

  氮化镓 (GaN) 是Micro LED 技术的首选半导体。这种半导体在电力电子领域的应用越来越广泛,因为它比传统的硅半导体具有更高的功率密度和更高的效率。然而,与硅不同,GaN 具有光学活性,使其成为蓝色 LED 的基本组成部分。

  研究人员将 GaN 元件与传统的硅微电子器件相结合,开辟了全新的应用领域,例如高度集成的数十万个Micro LED 阵列。基于这项技术的“人工大脑”要成为现实还需要进行大量研究,但它有望大幅节省能源。NTC 研究小组已经开发出一种具有 1,000 个神经元的宏观光学Micro LED 演示器。该演示器已经通过了标准的 AI 模式识别测试:它可以识别以混乱方式书写的从 0 到 9 的数字,其中一些数字人眼难以辨认。


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