大唐移动与深圳CA的战略合作,方兴未艾的柔性电子技术

本报记者刘园园

近年来,随着国内一批陆上主力油田进入开发中后期,陆地石油产量呈低速、平稳、缓慢增长趋势,海上油田正逐渐成为我国新增石油产量的重要来源,而海上平台的无线覆盖需求也在逐年强劲增长。

C114讯
近日,大唐移动通信设备有限公司(以下简称:大唐移动)与深圳市电子商务安全证书管理有限公司(以下简称:深圳CA)在京签署战略合作协议。此次合作是双方基于信息安全领域不断探索和研究的共同愿景,未来,双方将展开丰富、深入的交流与合作,共同实现和完善大唐移动提出的“基于CA体系的融合保密业务”产品,为政务客户提供更为优质的信息安全服务。

折叠屏手机已上市,柔性芯片也来了,马斯克刚刚发布的脑机接口系统,让可植入大脑的超细柔性电极火了一把。尽管如此,在以“硬质”为主导的电子世界里,柔性电子技术才刚刚起步。

党的十八大报告中明确提出:“提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国。”,这是对我国海洋战略的明确表述。而加快海洋石油资源的开发,是缓解国内油气供需缺口、增强石油自给能力的现实选择,对优化我国能源格局、确保能源运输通道的安全更具有重大的战略意义。

大唐移动作为国内领先的信息综合服务提供商,专注于TDD无线通信技术及其后续演进技术的应用和开发,致力于TDD无线通信解决方案在下一代互联网、物联网、行业信息化等战略新兴产业中的融合发展与应用。为响应国家信息安全国产化的号召,适应“互联网+”时代的发展需要,大唐移动积极推进融合保密通信产品的设计研发,并于2015年实现了质的突破。

日前,第二届柔性电子国际学术大会在杭州举行。会议期间,中国科技新闻学会和光明网还联合举办了以柔性电子技术为主题的第二期“科学麻辣烫”科学沙龙活动。

作为国内领先的无线通信设备供应商,大唐移动始终致力于TDD无线通信技术及其后续演进技术的应用和开发,专注于无线通信技术在下一代互联网、物联网、行业信息化等多方面的应用与融合,力求为各行各业用户打造最贴近一线生产、管理需求的通信解决方案。

深圳CA中心成立于
2000年8月,作为国家工信部、国家密码局、公安部授权的第三方认证主体,依据《电子签名法》与《电子认证服务管理办法》,提供权威的、可信赖的、安全的第三方信息认证服务,目前已经在电子政务、电子商务、互联网金融、数字医疗、工商系统以及企业信息化等领域具有成熟的电子认证解决方案和项目实施经验。大唐移动与深圳CA的战略合作,基于优势互补关系,将全方位应对政务市场移动信息安全问题。

科技日报记者采访了解到,方兴未艾的柔性电子技术,要实现与现有电子系统“刚柔并济”,还需要突破不少挑战。

众所周知,在现代工业企业的发展过程中,稳定、高速的通信网络是构筑企业高效生产、管理的基础。对于海上油田,石油平台地理分布分散,海上船舶需要往返于海上平台与陆地之间完成石油的运输以及生活物资的运送,这种特殊的作业环境,使得海上油田的通信还存在一些问题:以往的微波通信方式,通过陀螺仪来平衡海平面的波动,调试复杂且费用高;且海上平台、海上船舶与外界的通信所采用的海事卫星电话,租用费用昂贵,带宽小、时延较长。同时,传统的通信方式只能完成普通话音信息的交流和沟通,无法满足日益增加的数据、视频类信息的传递。海上油田亟需一种先进、全面的通信解决方案,为陆地基地、海上平台、船舶之间提供高效、通畅的信息化服务。

信息安全作为一切业务开展的安全屏障,也是国家经济战略的保护层。随着现代信息技术的高速发展,信息安全的脆弱性日益突显,政府和各行业对移动信息安全高度重视。大唐移动依托在移动通信领域的研发积累,以信息安全需求变化为创新点,携手业界有特色的合作伙伴,用创新守护信息安全,为客户打造卓越的网络安全环境,提供高性能、高可靠、智能化的移动信息安全解决方案。
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力学与封装是两大难题

根据海上油田信息交互需求特点,大唐移动充分考虑海上的石油勘探、石油开采、石油运输、设备维护、设备控制等工作场景,采用4G国际标准之一的TD-LTE技术,融合集群调度、多媒体控制、加解密等技术,推出了基于TD-LTE的海上油田高效通信解决方案。该方案根据石油行业用户需求量身定制,具有高数据速率、分组传送、时延降低、广域覆盖和向下兼容等技术特点,包含了行业核心网、基站、CPE、定制用户终端、多媒体调度平台、保密通信服务器等组建TD-LTE端到端网络的完整设备,用高性能、低成本满足海上油田生产管理和生活需要。

柔性屏幕、柔性芯片、柔性电极只是柔性电子技术的冰山一角。实际上,信息技术所涉及的传感、信息传输、信息处理、能源存储等多种环节都有望实现柔性化。

为了保证系统的高可靠性,大唐移动基于TD-LTE的海上油田高效通信解决方案采用板级备份、网元备份、链路备份等多种备份方案保证系统的可靠运行;同时,针对应用环境的特殊性,系统设备均进行了特殊定制,从而更好的适应海上苛刻的环境,保证系统的稳定运行。

据介绍,柔性电子概念最早可追溯至对有机电子学的研究,大约起步于上世纪60年代,当时科研人员试图用有机半导体替代硅等无机半导体,从而使有机电子器件具备柔性特点。

大唐移动在中海油涠洲油田群承建的TD-LTE无线专网,经过海上油田长时间的应用检验,充分展示了大唐移动海上油田高效通信解决方案在海油信息化建设中的突出优势。

“现在柔性电子技术仍处于起步阶段,研发人员很多时候在尝试,试图突破传统思路,创造新的领域和产业。”清华大学柔性电子技术研究中心主任冯雪说。

涠洲油田是位于北部湾的海上油田群,在部分油田已铺设光纤网络的前提下,还存在多个平台仍采用10M微波链路进行连接的情况。伴随数字油田的发展趋势,海上油田不但需要提供办公网络、模拟电话、IP电话等基本业务,还需要能够提供视频监控、视频会议、生产数据回传、多媒体调度业务等,对通信网络的链路带宽、可靠性、时延、速率、抗干扰能力及网路安全都提出了新的要求。同时,海上恶劣的天气状况和微波链路中的障碍物经常会使得微波链路中断,对海上平台间的生产和管理产生不良的影响。

不难想象,作为一个新兴领域,目前柔性电子技术的研发过程仍充满重重挑战。

针对以上情况,大唐移动采用TD-LTE技术,为涠洲油田群多个平台搭建无线通信网络,利用TD-LTE技术中频分多址技术、多天线技术、干扰抑制技术三大核心技术提高涠洲油田群的通信质量和系统容量、增强抗干扰能力、消除同频组网带来的同频干扰、提高传输链路的带宽和距离,提供稳定、可靠、高带宽、低时延、高速率的充裕通信链路,并确保了无线覆盖的广域性和无线宽带的可用性,更为后续数据业务的演进与发展提供有效的网络基础。

清华大学材料学院副院长沈洋认为,整体而言,目前柔性电子技术主要面临两个挑战。“第一个挑战是力学问题,柔性电子元器件在反复折叠、弯曲时会不断承受交变应力,时间久了容易开裂、出问题,目前主要通过结构设计克服这个问题。”沈洋说,第二个挑战是电子封装问题,就是把在柔性基板上集成的部件严丝合缝地封装在一起,并实现预期功能。

在信息化技术飞速发展的今天,大唐移动将先进的无线通信技术TD-LTE引入到石油行业中,为油田客户量身定制高效通信解决方案,推动油田信息化改造,助力打通石油行业工业化、信息化交互的畅通双车道。据悉,中海油涠洲油田群TD-LTE无线专网是国内第一个海面4G无线通信专网,它为海上油田生产、管理数据、信息的高效传递提供了全新的解决思路和方案。
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南洋理工大学材料科学与工程学院教授陈晓东以柔性传感器举例说,一方面,现阶段还缺乏可靠的制备工艺实现大规模生产。另一方面,科学家仍在探索如何让柔性传感器与人体形成可靠的黏附界面层,并具备生物兼容性。此外,动态耐受性也是柔性传感器面临的重要考验,因为它常常需要在用户身体处于动态的情况下采集数据。

二维材料或是未来选择之一

在柔性电子器件的材料选择上,科研人员也在不断摸索。

沈洋介绍,美国西北大学教授约翰·罗杰斯是柔性电子领域的先驱之一,罗杰斯的研究证实,像硅这样原本又硬又脆的材料,在变得非常薄或尺度非常小之后,会具有一定柔性。

这当然是个好消息。因为硅在目前半导体材料中占主导地位,把硅基片柔性化,可以说是实现柔性电子系统的“捷径”。

“一代材料一代器件,材料是我们做电子器件最重要的基础之一。目前我们正在探索将硅基电子元器件柔性化的同时,又保证其高频、高速的导电特性。”冯雪说。

不过,受摩尔定律制约,硅基半导体的性能几乎发挥到淋漓尽致,逐渐接近天花板。对于柔性电子领域而言,探索新的适用于不同应用场景的柔性材料,也变得迫切起来。

陈晓东介绍,目前国际上对柔性电子材料的选择主要有两种思路。一种思路是从传统的无机材料转向有机材料,比如将高分子材料、有机半导体用于柔性电子材料。另一种思路是将有机材料和无机材料相结合,使用所谓的混合材料来研发柔性电子技术。

自石墨烯被制备出来后,由单层原子构成的锡烯、二硫化钼和黑磷等二维材料受到半导体行业关注。沈洋在接受科技日报记者采访时表示,二维材料的相关研究也将有益于柔性电子技术发展。

“很多二维材料已经表现出比传统硅材料更加优越的性能,比如更高的电荷迁移率,更小的功耗等等。”沈洋认为,研究基于二维材料的柔性电子元器件,可能是未来的发展方向之一。

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