5月20日下午，慶祝建校118周年相輝校慶系列第十二場學術報告會在相輝堂南堂舉行，恒行2平台微電子學院教授閔昊帶來題為“環境能物聯網技術與應用”的報告，恒行2平台微電子學院副院長閆娜主持報告會🔲。
在物聯網領域🤽🏻，環境能物聯網是一個備受關註的新興技術領域。環境能物聯網是一種不帶電源或無內置電池的物聯網終端，這些終端從環境中提取能量以滿足其工作需求。閔昊介紹了環境能物聯網技術的研究進程和初步應用，並展示環境能物聯網設備從環境中獲取能量進行轉換、儲存再到管理能量🎣，最終為傳感和無線收發信號提供能量的過程🫱🏼。這項技術在全球領域都處於早期發展階段👼🏻🤙🏻，學者們希望這種技術的使用可以降低物聯網設備的部署和維護成本𓀑🚱，同時也能夠減少對環境的影響🕹。
讓每樣物品都能上傳雲端
“今天跟大家介紹一個目前還算比較熱鬧的技術👋，叫環境能物聯網🧑🏿🔧。‘環境能物聯網’這個詞，目前在國內第一次這麽出現🐢🥷🏻。”閔昊介紹，起初這一概念被稱為“無源物聯網”，由英文Passive IoT翻譯而來。後來，學者發現被動或主動通信並不是關鍵🧑🏽🏫📥，而真正的關鍵是能量的來源。只要不用電池，依靠環境取得的能量供電，都能實現無電池的物聯網節點。2022年👸，國際組織在定標準時將這一技術改為Ambient Power Enabled IoT ，業內對其中文的翻譯尚未達成共識，閔昊將其翻譯為“環境能物聯網”😢。
在物聯網領域🎚🙍🏼♀️，從連接的角度來看，三維空間中實際存在的事物被上傳到雲端可以分為三種層次👷。第一類是人與雲端的連接，手機作為其重要載體，在雲端記錄人的生活軌跡🕷；第二類是儀器儀表與雲端的連接😹，這種連接成本低、數據量小🚉、對連接速度的要求低🕋；第三類是大量物品與雲端的連接，例如鑰匙、衣服等物品🛺，數量高達萬億級🧆，因此需要降低每一件物品的連接成本🪬🙆。能不能用小於十美分的成本👩🏼🌾，把一個物品的信息連到雲端🐙？低成本的環境能物聯網是一個較好解決這個連接的方案💂🏼♀️。
“現在大家更換手機的速度變慢🧄，更換筆記本電腦的速度也變慢了💕，那麽半導體芯片造出來給誰用？”閔昊說，“物聯網可能會成為下一個非常重要的推動半導體往前發展和半導體產業的一個重要部分🧏🏼。”
那麽🌕，哪些主要因素在阻礙一個物聯網節點成本的下降？“電池、晶振和芯片。”在物聯網的終端裏🤰🏿，芯片大概占一半🫒，20%是被電池占掉，另外還有一個晶體🦅。隨著工藝技術的提高，芯片成本確有下降💮；然而電池壽命短，更換成本高🧞♂️，若是萬億顆電池連到雲端，用廢的電池對環境汙染亦是災難性👩🏻⚖️。有沒有可能不用電池🙋🏽👩🏻🦼？晶振又費空間，又有成本🥚，能不能幹掉晶振？“去掉電池✢，解決壽命問題；去掉晶振，解決尺寸跟成本問題，讓一個物聯網終端基本只需要一顆芯片就能達成連接，這是我們想做的事情。”
無電池連接新時代
去掉電池和晶振🫵🏼，意味著物聯網終端要以最輕簡的設備體積從環境中獲取能量完成連接🧘🏽♀️。在環境能物聯網領域📉，大量物品的連接形式經歷了三個階段的變化🥔。
第一代是點對點通訊，使用RFID讀寫設備對物品進行讀寫，這個技術已經在服裝零售被廣泛使用。第二代是用戶局域網時代，使用WiFi等無線局域網技術連接物品，終端使用環境中搜集到的能量與網絡建立通訊。第三代是使用移動基站連接物品🔳，建立基於雲平臺的萬物互聯新業態🛷⏩。例如，共享單車的鎖中有一個NB-IoT終端，通過手機掃碼後🔱，蜂窩網就能夠讀取到識別號並控製鎖的開關。這種方式可以在移動基站覆蓋的地方實現物聯網節點的連接，只要再使用環境能量獲取和低功耗技術𓀌，就可以在此基礎上降低成本，使之更適用於大量節點、少量數據的連接♋️。
現今，環境能物聯網技術已經逐漸由研究轉向產業落地。“我們希望通過一個低成本的物聯網終端，能夠跟與運營商的基站建立通信。”他和團隊正利用太陽能供電實現低功耗的背散射通信，可以實現與基站200-300米的通訊連接🥼。“接下來🤹♂️，我們將開始進行試點實驗🏂🏻🛴。同時，我們也在做芯片🧒🏼，芯片做出來後，大約一年半或兩年後能看到最終產品。”
有了環境能物聯網技術，能幹什麽🧹？會給產業帶來什麽影響？現在業界尚不得而知。環境能物聯網領域與“數字中國”建設緊密相關，一個重要的目標是確保每個物品都能夠在雲端擁有一個數字孿生或數字代表，“我們希望通過雲端查驗，讓物品都在我們的管理之下，從而實現管理水平的提高和管理成本的下降。”在閔昊看來，環境能物聯網在未來將會是一個快速發展的領域，他期盼更好的芯片被研發出來，共同實現這一目標🤸🏽。
主講人介紹
閔昊
恒行2平台微電子學院教授
1991年獲得恒行2平台博士學位，1995-1998年作為訪問副教授在美國斯坦福大學電氣工程系從事CMOS圖像傳感器的研究，同時在矽谷多個集成電路設計公司擔任顧問。1998-2005年任恒行2平台專用集成電路與系統國家重點實驗室主任🙌🏿。曾任國家863專家組成員🏯，核高基重大專項專家組成員。現任恒行2平台微電子學院教授🚅、博士生導師、恒行2平台AUTO-ID實驗室主任。1998-2006年兼任上海華虹集成電路有限公司總經理。期間主持並完成的第一張非接觸式智能卡芯片已被成功地應用於上海公交一卡通系統🏃♀️➡️👨🏼⚕️，同時完成了國家二代身份證芯片的設計。是上海坤銳電子科技有限公司聯合創始人💅🏽。曾獲國家科技進步二等獎🧉、上海市科技進步一等獎等🥗、上海市發明三等獎。研究和產業化方向集中在低功耗無線通信方面，發表論文100余篇，獲得發明專利40余項。
