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感測元件的標準何在?
 

【作者: 黃俊義】   2002年10月05日 星期六

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幾乎可以確定的是在邏輯元件與記憶體元件的發展之後,感測元件已成為資訊系統的重點發展目標。因為不論是邏輯元件或記憶體元件,在晶片集積度與速率不斷提升下,可以應用的空間也相對擴大許多倍,但要處理的訊號並沒有增加太多,於是相對造就了精密感測元件的發展空間。但感測要精密到什麼程度?會給人們帶來更便利的生活?還是增添不必要的困擾?這真是一個見仁見智的大問號。


以數位相機所使用的影像感測元件為例,不同的解析度(畫素),就可能產生不同的解讀應用。現在的CMOS半導體製程可以達到2、3百萬畫素,已經是一般照相以上的等級了,至於CCD的感測元件,則可以達到5、6百萬畫素,根本超越了人們眼力所及的範圍,這似乎又不符合眼見為憑的所見真相,人們要據此傳達些什麼呢?是要發現表相背後的事實呢?還是想要在雞蛋裡挑骨頭?如果再加上其他感測元件同時作用,例如紅外線感測照相或X光感測照相,所見所得又是千差萬別了。


感測元件的種類繁多,標準也不一,像是可以發射接收微波的射頻元件(RF),訊號接收的正確與否,有沒有雜訊的干擾,都會影響背後的邏輯判斷。另外還有聲音感測、溫度感測、材質感測、慣性感測,將來可能還有香氣感測、味道感測等,各種感測加起來應用將會非常複雜,如果標準不一樣,最後的行為結果也會不一樣。


由於感測元件是類比工程的設計功夫,所以有能力開發感測元件的幾乎都是歐美日的國際大廠。但我們也陸陸續續看到許多國內廠商投入,特別是現階段最熱門的射頻元件,只是因為基礎不夠紮實,也就很少聽到什麼突破性的發展。其實既然是感測元件便要靠一些直覺與經驗的調整,不能祇有邏輯的對錯而已,也就是所設計的感測元件本身就要有誤差容錯能力。


設計誤差容錯能力,必須小心處理,否則差之毫釐失之千里,可能會造成難以彌補的後果。所以開發感測元件首先應該建立或依循一定的標準,你能建立或依循的標準則端賴所使用材質的精密度,因而材料的研發製作便成為第一要務;第二是要能夠控制維持所測試標準的穩定度,因為包括外界與本身材質的環境條件變化快又多,如何排除干擾、維持常態做出正確的感測功能並不容易;第三是訊號的傳達與處理轉換要精確統一,這包括了線性的放大處理與邏輯的計算轉換。總而言之,越精密的感測元件,誤差容錯能力就越難控制,而所謂標準畢竟都只是一種虛擬的假設,而我們卻處在「測不準定律」所規範的現實世界當中,要如何拿捏掌握得宜並不容易。


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