Đèn LED lên ngôi

TP - Đèn LED, mà nhóm tác giả phát minh công nghệ liên quan đến LED vừa nhận giải Nobel, sẽ chiếm lĩnh thị trường chiếu sáng thương mại. Cùng với đó là sự kiện sản xuất hàng loạt vi mạch kích thước nanometre và các đĩa quang có dung lượng đến 300GB.

Đèn LED lên ngôi
Ðèn LED chiếm lĩnh thị trường chiếu sáng thương mại 


LED (viết tắt của Light Emitting Diode - diode phát quang) là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như diode, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n.

Trong nhiều năm, LED được sử dụng như ánh sáng chỉ thị ở chế độ chờ trên thiết bị điện tử do công suất quá thấp so với đèn chiếu sáng chung. 

Từ những năm đầu của thế kỷ 20, công nghệ LED ngày càng phát triển và cải tiến khiến các LED phát sáng đầu tiên với ánh sáng yếu và đơn sắc đã trở thành những nguồn phát sáng đa sắc, công suất lớn và cho hiệu quả chiếu sáng cao. Chính vì vậy LED đầu những năm 2010 được ứng dụng không giới hạn trong các lĩnh vực xã hội và nhà ở. 

Các đặc điểm lớn nhất của LED là:

* Có hiệu suất phát sáng cao hơn bóng sợi đốt lên đến 90%;
* Có thể phát ra màu sắc như ý muốn mà không cần bộ lọc màu theo phương pháp truyền thống;
* Có kích thước rất nhỏ (có thể nhỏ hơn 2 mm2) vì vậy có thể bố trí dễ dàng trên mạch in;
* Có thời gian bật và tắt rất nhanh kể từ lúc có tác động (micro giây). Ðiều này rất quan trọng trong thông tin liên lạc, lĩnh vực yêu cầu có thời gian đáp ứng nhanh;
* Có thể dễ dàng điều khiển độ sáng tối bằng phương pháp điều khiển chế độ rộng xung hoặc tăng giảm dòng điện tác động;
* Có tuổi thọ cao thực tế, khoảng 35000 đến 50000 giờ, lớn hơn nhiều lần so với bóng huỳnh quang và sợi đốt;
* Ðộ bền cao do LED được làm từ vật liệu bán dẫn, rất khó bị phá huỷ bởi sự va đập;
* Và cuối cùng có độ an toàn cao vì LED không gây độc hại, thân thiện với môi trường.

Một nghiên cứu đo hiệu suất của 4.250 đèn LED lắp đặt tại 35 địa điểm cho thấy tiết kiệm được hơn 3,4 triệu kilowatt giờ (kWh) mỗi năm khi so sánh với các hệ thống trước đó. Ngoài ra, cư dân còn nhận xét họ cảm thấy tòa nhà của mình an toàn hơn và dễ chịu hơn bởi ánh sáng do đèn phát ra giống như ánh sáng ban ngày. 

Do giá năng lượng ngày càng tăng, LED sẽ sớm trở thành một sự đầu tư rất hấp dẫn. Ðến năm 2015, công nghệ này sẽ thống trị thị trường chiếu sáng thương mại trên thế giới. 

Các nhà nghiên cứu dự báo, thị trường đèn LED toàn cầu sẽ tăng từ 2,2 tỷ USD năm 2011 lên mức 3,7 tỷ USD năm 2016. Tốc độ tăng trưởng doanh thu được dự báo nằm trong khoảng 14%/năm và tùy thuộc vào sự suy giảm giá bán trung bình trong năm.

Sản xuất hàng loạt vi mạch kích thước 10 nanometre

Transistor là một linh kiện điện tử có mặt khắp nơi trong cuộc sống và sinh hoạt hằng ngày. Nó được xem là trái tim và khối óc của bất kỳ thiết bị điện tử nào từ bộ não kiểm soát hệ thống điều khiển phi thuyền bay vào vũ trụ, xác định mục tiêu cho tên lửa quân sự cho đến những chiếc máy tính, điện thoại di động và cái lò vi ba trong nhà bếp.  

Nửa thế kỷ qua, transitor được thu nhỏ vài chục triệu lần, từ kích thước centimetre đến kích thước nanometre. Tiến bộ đó cho phép cài đặt hàng trăm triệu mạch tích hợp trong diện tích vài cm2 và tạo ra một chip điện tử.

Số lượng transistor càng nhiều, càng thu nhỏ, dụng cụ điện tử càng gọn, đa năng, và tốc độ ứng đáp càng nhanh. Như vậy, tương lai của công nghệ hiện đại dường như chỉ phụ thuộc vào kích thước của transistor. Chúng càng nhỏ, tốc độ xử lý vi tính càng nhanh và giá thành càng rẻ hơn. 

Vì vậy, mọi nỗ lực đều tập trung vào sự cải biến và lộ trình tương lai của chip vi tính vì máy tính và mỗi bước thu nhỏ của transistor đều ảnh hưởng sâu sắc đến những dụng cụ điện tử dẫn đến việc xuất hiện các phiên bản của đời kế tiếp với tính ưu việt ngày càng cao. 

Vài mươi năm trước, transistor được tạo từ một mảnh silicon với các đường dây nối ở cấp độ kích thức micrometre. Năm 2007, lần đầu tiên hãng Intel tung ra thị trường chip Penryn 45 nanometre chứa tới 410 triệu transistor trên một diện tích vài cm2.

Dự báo trước đó cho rằng vào năm 2018, transistor sẽ tiến đến kích thước 16 nanometre và một con chip sẽ chứa trên một tỉ chiếc transistor trên cùng một diện tích như thế. 

Tuy vậy, với tốc độ phát triển của công nghệ bán dẫn, năm 2015, Intel sẽ cho ra đời hệ tiếp theo của công nghệ vi xử lý với transistor 10 nanometre. 

Như vậy, hàng loạt bộ xử lý với hơn 10 tỷ transistor được đóng gói vào một chip duy nhất sẽ tung ra thị trường khiến cho bộ mặt của ngành công nghiệp điện tử thế giới có thay đổi quan trọng. 

Tốc độ thu nhỏ transistor sẽ khiến Ðịnh luật Moore sớm chạm vào tường giới hạn, bởi các tác động của đường hầm lượng tử sẽ khiến công suất chip bắt đầu suy giảm. 

Nhưng các nhà khoa học cho rằng không đáng quan ngại bởi tác động của đường hầm lượng tử. Một khi mạch tích hợp truyền thống đạt đến giới hạn của nó vào những năm 2020, một mô hình mới đang nổi lên sẽ thay thế với các hình thức chồng mạch ba chiều (3D) làm từ ống nano carbon, graphene, và các vật liệu mới khác.

Tương lai của công nghệ hiện đại dường như chỉ phụ thuộc vào kích thước của transistor

Các định dạng lưu trữ đĩa quang ra thị trường

Sony và Panasonic đã hoàn thành việc phát triển đĩa chuẩn quang thế hệ mới có tên Archival Disc với dung lượng lưu trữ lên tới 300 GB (GB -Gigabyte = 109B. B, byte, là một đơn vị lưu trữ dữ liệu trên máy tính).
Kích thước của đĩa quang thế hệ mới này tương tự như đĩa Blu-ray nhưng dung lượng lưu trữ cao hơn rất nhiều và có tuổi thọ dài hơn. Hiện tại Blu-ray chỉ có thể lưu trữ lên đến 50 GB.

Ðể đĩa quang Archival Disc đạt được dung lượng lưu trữ lớn như vậy, người ta đã áp dụng một số công nghệ xử lý tín hiệu bao gồm cả công nghệ ghi đa lớp. Mỗi mặt đĩa của Archival Disc sẽ có ba lớp và thế hệ đĩa quang đầu tiên sẽ có dung lượng 300 GB. 

Ðĩa quang Archival Disc sẽ được hai công ty Sony và Panasonic tung ra thị trường vào năm 2015 nhằm phục vụ cho ngành công nghiệp như điện ảnh kỹ thuật số (để lưu trữ 4K/2160p video), các đài truyền hình, và các trung tâm xử lý dữ liệu điện toán siêu công suất. Các đĩa này có thể chịu được sự thay đổi về nhiệt độ và độ ẩm, bụi và nước, bảo đảm khả năng đọc ít nhất 50 năm. 

Ðĩa quang Archival Disc là một loại phương tiện lưu trữ và có nhiều ưu điểm so với phương tiện lưu trữ bằng băng từ và ổ HDD (Hard Disk Drive - ổ đĩa cứng) hiện nay. Ngoài những đặc tính chống bụi và chống nước, không bị biến dạng vì nhiệt độ và độ ẩm khi lưu giữ khiến tuổi thọ khá cao, đĩa quang Archival Disc còn có khả năng tương thích qua nhiều thế hệ với các định dạng khác, đảm bảo dữ liệu có thể được truy xuất ngay cả khi định dạng mới phát triển.

Bùng nổ dữ liệu trực tuyến đang khiến cho việc lưu trữ trở thành mối quan tâm của cả những người sử dụng cá nhân và doanh nghiệp.
Tuy nhiên, cả hai công ty trên đều chưa có ý định phát triển loại đĩa quang thế hệ mới này cho người dùng phổ thông. Trước tiên, họ ưu tiên cho các đối tượng là doanh nghiệp chuyên nghiệp như các trung tâm lưu trữ dữ liệu đám mây, các hãng phát hành nội dung số, các công ty dịch vụ mạng.

Trong tương lai gần, Sony và Panasonic sẽ tiếp tục nâng dung lượng mỗi đĩa quang lên đến 500 GB và 1TB (tương đương khoảng 1.024 GB).
Do nhu cầu về phương tiện lưu trữ ngày càng dày đặc hơn, cuối cùng, sẽ có thể phải sử dụng các phân tử, các hệ thống ba chiều để đọc hay ghi dữ liệu theo ba chiều. Hiện nay một công nghệ được gọi là đĩa đa năng ba chiều (Holographic Versatile Disc - HVD) đang được nghiên cứu để có thể đáp ứng yêu cầu lưu trữ tiếp tục phát triển theo cấp số nhân.

2015 timeline contents

Video đang được xem nhiều

Cùng chuyên mục

Xem thêm Khoa học

Mới - Nóng

Khám phá