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【關(guān)鍵詞】云計算 虛擬化 存儲技術(shù) 研究
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,云計算已經(jīng)把計算機網(wǎng)絡(luò)當中的軟件技術(shù)和硬件以及相關(guān)的服務(wù)進行了整合,從而形成了一個非常大的資源庫,同時在這個資源庫中,通過新的計算方法,實現(xiàn)對于用戶的相關(guān)服務(wù)。云計算是一種新的計算機互聯(lián)網(wǎng)計算模式,所以,在進行云計算的時候,云服務(wù)是計算機軟件能夠有效運行的基本平臺,也具備非常重要的意義。而且在云計算當中,我們還能夠運用虛擬化的技術(shù)手段來不斷實現(xiàn)資源的虛擬化計算。云計算存儲技術(shù),作為現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展中的重要研究方向,它的開發(fā)研究不僅具有很大的應(yīng)用研究價值,而且還具有很大的商業(yè)經(jīng)濟價值。
1 云計算概念及技術(shù)組成分析
1.1 云計算的概念簡述
當前,現(xiàn)代信息技術(shù)在不斷發(fā)展,云計算逐漸應(yīng)用到現(xiàn)代信息技術(shù)領(lǐng)域中,以狹義角度分析,云計算作為一種動態(tài)的、可以擴展的計算的方式,其主要通過互聯(lián)網(wǎng)來提供一種虛擬資源而進行的;以廣義角度分析,基于互聯(lián)網(wǎng)的中心作用,云計算屬于一種應(yīng)用服務(wù)的,而服務(wù)用戶,沒必要關(guān)注云計算內(nèi)部細節(jié),也沒必要掌握云內(nèi)部的專業(yè)知識,其屬于一種計算用戶應(yīng)用服務(wù),往往由云內(nèi)部直接控制基礎(chǔ)設(shè)置。從廣義角度分析,云計算的應(yīng)用與服務(wù)的類型有很多種,即基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、軟件服務(wù)、平臺服務(wù)等,這些服務(wù)基于互聯(lián)網(wǎng),結(jié)合用戶的需求來定制的。
1.2 云計算的組成與核心技術(shù)介紹
對于信息技術(shù)領(lǐng)域,其中有一種是云計算系統(tǒng),其以層次化為主,形成的一種架構(gòu)形式,其層次有六個,即基礎(chǔ)設(shè)施層、存儲層、平臺層、應(yīng)用層、服務(wù)層、客戶端層等。在云計算系統(tǒng)中,計算機基礎(chǔ)設(shè)施部分,即基礎(chǔ)設(shè)施層,其屬于一種虛擬化的平臺環(huán)境,實現(xiàn)用戶的需求與服務(wù)。在具體服務(wù)應(yīng)用的過程中,基于服務(wù)器端的強大計算能力,對其進行單位化,給用戶個人PC機提供計算服務(wù),因其不能實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的計算與服務(wù);其二,在云計算系統(tǒng)中,存儲層的任務(wù)是提供與支持、實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲服務(wù),與計算機數(shù)據(jù)庫的服務(wù)類似,計算的基礎(chǔ),即使用的存儲量,其作為一種云計算的服務(wù)結(jié)果,也是數(shù)據(jù)的存儲服務(wù);其三,通過云計算的平臺層,服務(wù)與計算平臺與解決的方案;對于云計算的應(yīng)用層面,憑借云計算的軟件結(jié)構(gòu)進行運行服務(wù);而云計算的服務(wù)層體現(xiàn)了云計算的本質(zhì),在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、資源的基礎(chǔ)上,來提供好的服務(wù);其四,在云計算結(jié)構(gòu)層中,有一個重要的組成部分,即云計算客戶端,主要任務(wù)是承擔與實施簡單消息以及相應(yīng)界面顯示的任務(wù)。
一般而言,云計算的核心存儲技術(shù)有很多,即虛擬化的存儲技術(shù)、高性能的存儲技術(shù)、分布式的計算存儲技術(shù)等。
2 云計算中的虛擬化分析
在一些企業(yè)的信息化平臺中,尤其是在系統(tǒng)的建設(shè)過程當中,數(shù)據(jù)中心建設(shè)一直是我們啟用信息化平臺的核心,特別是伴隨著當前的信息化技術(shù)在企業(yè)中的運用得增加。在對于相關(guān)的數(shù)據(jù)資源進行高效的運用后,將這些數(shù)據(jù)進行靈活地配置后,這已經(jīng)是企業(yè)進行信息化建設(shè)的關(guān)鍵?;谶@樣的背景下,虛擬化的概念和技術(shù)便出現(xiàn)了。在云計算中,運用虛擬化技術(shù),這不但能夠有效地簡化信息資源管理的復(fù)雜程度,而且也能有效地實現(xiàn)信息資源的不斷優(yōu)化及合理配置,這對于增強信息資源的運用效率,有著非常大的功能。與此同時,在云計算服務(wù)體系中,倘若我們把虛擬化的技術(shù)當做是云計算的一種服務(wù)方式,提供給用戶,這對于增強用戶的計算能力,有著很大的幫助。
一般來說,在云計算中,虛擬化就是通過一種抽象化的方式,將物理資源進行轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M的資源,然而對于物理資源的抽象化方式,這同虛擬資源進行轉(zhuǎn)化的實現(xiàn)手段以及相關(guān)的地理位置等方面是有著極大的聯(lián)系的。資源進行虛擬化之后,完全能夠通過有限的硬件進行重新的規(guī)劃和分配,這對于擴大硬件容量有著很大的意義。在云計算中,虛擬化的應(yīng)用技術(shù),主要是通過使用虛擬機的監(jiān)視器和相關(guān)的硬件通信設(shè)施進行設(shè)置的,基于虛擬系統(tǒng)的架構(gòu)后,在物理資源和操作系統(tǒng)之間有效地實現(xiàn)操作轉(zhuǎn)化,從而能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬資源的控制和相關(guān)的管理。
3 基于云計算的虛擬化存儲技術(shù)分析
基于云計算的虛擬化存儲技術(shù)的實現(xiàn),是在網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)以及產(chǎn)品不斷發(fā)展的背景下,數(shù)據(jù)存儲需求與存儲系統(tǒng)存儲空間之間的矛盾日益顯現(xiàn)的情況下,為了提高數(shù)據(jù)資源的使用與存儲效率,逐漸進行研究實現(xiàn)的。云存儲是一種通過集群技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式技術(shù)等技術(shù)手段,把互聯(lián)網(wǎng)中不同的數(shù)據(jù)資源存儲設(shè)備,利用軟件技術(shù)集合在一起進行工作的運行服務(wù),其主要的目的是要讓用戶進行相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲,訪問管理整個系統(tǒng),以實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)資源的存儲,對于空間的維護方面,同時還要考慮建設(shè)成本的問題等。云存儲過程中,應(yīng)用的技術(shù)主要包括最開始應(yīng)用的直連式存儲技術(shù),以及隨著網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,先后出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連接存儲、區(qū)域網(wǎng)存儲和基于IP的存儲等各種不同存儲方式技術(shù),在實際存儲應(yīng)用中,具有各自不同的特征優(yōu)勢。
4 結(jié)論
綜上所述,在進行云計算的時候,對虛擬化的存儲技術(shù)進行相關(guān)的研究是很有必要的,這不但能夠順應(yīng)信息技術(shù)的不斷發(fā)展,而且也能夠增強云計算服務(wù)的存儲力度,不斷促進云存儲的研究開l,起到了很關(guān)鍵的作用。
參考文獻
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作者簡介
徐達飛(1983-),男,北京市人。大學(xué)本科學(xué)歷?,F(xiàn)為中材集團財務(wù)有限公司高級業(yè)務(wù)經(jīng)理、中級工程師。研究方向為信息科技、信息安全。
既沒有網(wǎng)絡(luò)也沒有數(shù)據(jù)線時,如何在兩個設(shè)備(不包括U盤)間秒傳大數(shù)據(jù)文件?其實,即便是有Wi-Fi或者有數(shù)據(jù)線,也很少能體驗到秒傳一部電影的爽快,但Kiss Connector可以實現(xiàn)這個數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪g(shù)。它的創(chuàng)作團隊希望最終可以抹掉數(shù)據(jù)線的存在。
Kiss Connector是Keyssa公司Kiss Connectivity解決方案的當頭炮產(chǎn)品。這款產(chǎn)品是微型、低成本、低功耗、固態(tài)、可嵌入電磁連接器的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備,可以在計算設(shè)備之間安全地移動超大帶寬文件,運轉(zhuǎn)速率達6Gb/秒。KissConnector獲得了嵌入式技術(shù)類別的CES(消費電子展)2016創(chuàng)新大獎。
從1到0
就在業(yè)界為USB Type-C獨步天下的未來搖旗吶喊的時候,有這么一個名不見經(jīng)傳的創(chuàng)業(yè)公司Keyssa潑了盆冷水。
Keyssa公司的首席執(zhí)行官Eric Almgren和戰(zhàn)略方案副總裁Steve Venuti分別是HDMI技術(shù)和市場發(fā)展的功臣,面對有望取代HDMI、以高度集成實現(xiàn)簡潔傳輸?shù)腢SB Type-C技術(shù),他們認為USB Type-C的創(chuàng)新性還不夠徹底,因為它最終沒有擺脫機械式連接(mechanicalconnector)這個屬性,這就意味著它擺脫不了機械式連接器的缺點。
這些缺點包括連接器本身的易損毀性和來自電磁波、射頻信號、甚至靜電的干擾。信號干擾無可避免地來源于連接器和線纜內(nèi)在的金屬,尤其在傳輸速率高的時候?!傲硗猓傩〉慕涌谝彩墙涌?。”這些缺陷在Kiss Connector的方案中都不會存在,因為這個固態(tài)連接器(包括芯片級解決方案)不使用金屬。
比USB Type-C超強的集成能力毫不遜色的是,Kiss Connector可以在USB-SS、DisplayPort HBR2和SATA II三大主流協(xié)議下高速傳輸數(shù)據(jù),而且不需要程序設(shè)計費或軟件驅(qū)動程序,所以盡管Kiss Connectivity的內(nèi)核技術(shù)難度高、成本高,最終的產(chǎn)品KissConnector沒有標上高價。
其實,無線連接方案也都能實現(xiàn)這些功能。無線連接早就是生活的一部分,從現(xiàn)在幾乎與水和空氣同樣重要的Wi-Fi,到對物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)傳輸虎視眈眈的藍牙,還有態(tài)度低調(diào)行為活躍的ZigBee(與藍牙功能類似的短距離、低功耗、小數(shù)據(jù)無線傳輸技術(shù))。Kiss Connector如何打敗他們?
正如藍牙技術(shù)最喜歡攻擊Wi-Fi技術(shù)的功耗,Keyssa首先亮出的優(yōu)勢也是節(jié)能――“耗電遠低于無線解決方案”,在高速傳輸大數(shù)據(jù)的同時實現(xiàn)了低耗能。更重要的是,它不是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,既不是互聯(lián)網(wǎng)也不是局域網(wǎng),就是點對點傳輸,在不需要加密的前提下保證了數(shù)據(jù)的安全。
也就是說,我們自己電腦上的資料可以通過親密碰觸秒傳到手機上;第二天上班時,讓手機和公司電腦打個Kiss,這些資料就進入了公司電腦。一個搭載了Kiss Connectivity解決方案的無線鍵盤,不用藍牙配對,可以服務(wù)手機、平板電腦、一體機,所需要的步驟只是接觸,而且功耗可能更小。甚至一個計算設(shè)備從大型服務(wù)器上調(diào)取數(shù)據(jù)時,可以直接把這個設(shè)備放在服務(wù)器上,選擇制定的數(shù)據(jù)文件即可。
不僅數(shù)據(jù)線可以取消了,連U盤都可以淘汰了。
解密Kiss
無網(wǎng)、無干擾、低功耗,形容一個高速的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備實在是聽起來太美;尤其是Kiss這個儀式,增添了一種神秘的浪漫。戳破了窗戶紙也不難理解,因為其利用的是極高頻(EHF,Extremely high frequency)信號。
極高頻是指波長在1mm至10mm之間的電磁波,屬于毫米波,所對應(yīng)的頻率范圍是30至300GHz,之前極少見消費級的使用案例,而多是應(yīng)用于氣象、軍事、天文等領(lǐng)域。在去年的谷歌I/0大會上,Google向外界展示了名為Project Soli的“基于60GHz毫米波技術(shù)打造創(chuàng)新手勢互動體驗”項目,60GHz正處在極高頻的范疇,這項技術(shù)也是實現(xiàn)5G的核心技術(shù)之一。有技術(shù)內(nèi)行簡述了毫米波的特點:作為通信系統(tǒng)使用,可用帶寬遠高于射頻頻段;作為雷達,有很高的分辨率,因此成像效果往往很不錯。
極高頻本身的屬性和特點就解釋了為什么自己能夠高速傳輸數(shù)據(jù),并且需要近距離――因為頻率越高,波長越短,信號越強,在傳輸過程中衰耗越大、傳輸距離越短。所以最好的方式當然是接觸式;正由于是接觸式、點對點傳輸數(shù)據(jù),所以很難有第三方攔截、竊取數(shù)據(jù)。
Keyssa的一位投資者,三星催化基金副總裁兼負責人Shankar Chandran表示:“無論云端變得有多大,大文件將始終在本地共享。我們認為Keyssa的Kiss Connectivity在實現(xiàn)這一點方面將發(fā)揮重要作用,因為它將安全點對點高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ苄耘c無需笨重的機械連接器而帶來的便捷性融為一體?!?/p>
除了三星,還有Alsop Louie、英特爾投資(Intel Capital)、Nantworks、紐伯格伯曼公司(Neuberger Berman)及Dolby Family Ventures等知名投資機構(gòu)也是Keyssa的資金后盾,讓這個2009年就出現(xiàn)在硅谷的企業(yè)能夠安心做技術(shù),并申請了超過150項專利。
This paper described the status quo of development and application of ERP and PLM system for apparel enterprises at home and abroad. For optimizing PLM and ERP system and sharing basic data, the author put forward the research methods and technology roadmap of developing new software for setting up "smart manufacturing" platform based on integrating PLM and ERP System with cloud technology.
在全球經(jīng)濟一體化的壓力下,中國服裝企業(yè)正面臨更加激烈的市場競爭。提升服裝企業(yè)的核心競爭力已成為企業(yè)發(fā)展的首要任務(wù),而實現(xiàn)這個任務(wù)的有效途徑之一,就是加快服裝企業(yè)的信息化建設(shè)。服裝企業(yè)的生產(chǎn)特點決定了其生產(chǎn)管理上的復(fù)雜性。為應(yīng)對快節(jié)奏的市場變化,縮短產(chǎn)品的上市時間,就要組織好與產(chǎn)品相關(guān)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工作,使之得以高質(zhì)、高效地完成。
PLM(Product Lifecycle Management,產(chǎn)品生命周期管理)的出現(xiàn)正好有助于突破信息化時代服裝企業(yè)產(chǎn)品管理數(shù)據(jù)繁多,難以有效進行管理的瓶頸束縛。紡織服裝業(yè)的信息化與其他行業(yè)相比,一直比較滯后,起步較晚。據(jù)統(tǒng)計,服裝企業(yè)對財務(wù)軟件和設(shè)計軟件的應(yīng)用相對來說比較普遍,而ERP(Enterprise Resources Planning,企業(yè)資源計劃)系統(tǒng)的應(yīng)用比較少,且自行開發(fā)和購買的比例相當。許多中型甚至大型服裝企業(yè)的運作都沒有使用ERP系統(tǒng),甚至也沒有使用MRP(物料需求計劃)或MRPⅡ(制造資源計劃)系統(tǒng),更沒有使用PLM系統(tǒng)。
服裝產(chǎn)品講求多品種、少批量、短周期、快交貨;追求品牌化、時尚化、流行化。勢必要求服裝企業(yè)具有現(xiàn)代化開發(fā)、生產(chǎn)、管理、經(jīng)營手段。服裝企業(yè)生產(chǎn)流程復(fù)雜,目前其自動化程度不高,在實際的生產(chǎn)管理中,主要依靠經(jīng)驗豐富的管理人員和調(diào)度人員。而且中小型服裝企業(yè)由于訂單多,批量小,其生產(chǎn)計劃難于編制,一般都是手工編制生產(chǎn)計劃。傳統(tǒng)的手工編制生產(chǎn)計劃存在效率低、準確度不高、易延誤交貨期等缺陷。
PLM是一種先進的企業(yè)信息化思想,能有效幫助管理者用有效的方式和手段為企業(yè)增加利潤。同時,它還能實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期,從市場、研發(fā)、投產(chǎn)、銷售到售后的整個過程協(xié)同管理。它是PDM與CAD/CAM乃至ERP/SCM等的集成應(yīng)用,是一種系統(tǒng)解決方案,旨在解決制造企業(yè)內(nèi)部以及相關(guān)企業(yè)之間的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和有效流轉(zhuǎn)問題。PLM是一項企業(yè)信息化戰(zhàn)略,描述和規(guī)定了產(chǎn)品生命周期過程中產(chǎn)品信息的創(chuàng)建、管理、分發(fā)和使用的過程與方法,給出了一個信息基礎(chǔ)框架來集成和管理相關(guān)的技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng),使用戶可以在產(chǎn)品生命周期過程中協(xié)同地開發(fā)、生產(chǎn)和管理產(chǎn)品,實現(xiàn)服裝企業(yè)現(xiàn)代化經(jīng)營管理體系。
有資料表明,某些企業(yè)在選用了PLM系統(tǒng)后,材料成本節(jié)省5% ~ 10%;庫存流轉(zhuǎn)率提高了20% ~ 40%;開發(fā)成本降低了10% ~ 20%;進入市場時間加快了15% ~ 50%;保證質(zhì)量費用降低了15% ~ 20%;制造成本縮小了10% ~15%;生產(chǎn)率提高了25% ~ 60%。
目前,我國服裝及配飾ERP的研究成果不多,服裝及配飾PLM的研究也才剛起步,服裝及配飾ERP與PLM整合開發(fā)及應(yīng)用的成果,尚未看到。因此,此項目的研發(fā)與應(yīng)用推廣,將對服裝行業(yè)信息化建設(shè)起到積極的推動作用,并為服裝行業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供高效服務(wù)平臺。
1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.1 國外研究現(xiàn)狀
ERP的研究開發(fā)與企業(yè)應(yīng)用大致可以分為 5 個階段。第一階段是上個世紀60年代,企業(yè)為了降低成本、提高訂發(fā)貨速度、減少庫存缺料,以庫存管理為主導(dǎo),開發(fā)了時段式MRP系統(tǒng);第二階段是70年代,企業(yè)為了實施生產(chǎn)計劃的精細化運行,減少計劃偏離生產(chǎn)實際,以生產(chǎn)能力需求、車間作業(yè)管理為目的,推出計劃、實施、反饋與控制的循環(huán)管理系統(tǒng),開發(fā)了閉環(huán)式MRP系統(tǒng);第三階段在80年代,企業(yè)為了追求競爭優(yōu)勢、減少子系統(tǒng)的不協(xié)調(diào)性,以集成技術(shù)、管理系統(tǒng)一體化為目的,推出物流管理、決策模擬系統(tǒng),開發(fā)了閉環(huán)式MRP系統(tǒng);第四階段就進入了90年代,企業(yè)為了追求創(chuàng)新、適應(yīng)多變的市場環(huán)境,提出了以供應(yīng)鏈為紐帶,在事前控制的基礎(chǔ)上掌控混合型企業(yè)環(huán)境,充分利用社會一切資源并加以整合,開發(fā)了ERP系統(tǒng)。隨后,ERP系統(tǒng)被不斷升級改造,以適應(yīng)不同行業(yè)和不同企業(yè)的需要。
近十幾年來相繼問世的先進生產(chǎn)管理模式有計算機集成制造(CIM)、準時生產(chǎn)(JIT)、制造資源計劃(MRP)、企業(yè)資源計劃(ERPII)、精良生產(chǎn)(LP),敏捷制造(AM)和虛擬制造(VM)等。上述先進生產(chǎn)管理模式的引入,極大的改變了企業(yè)經(jīng)營管理的面貌。目前最流行的企業(yè)資源管理系統(tǒng)是由制造業(yè)發(fā)展起來的,以MRP為核心的ERP系統(tǒng)。比多利·加科布斯(Bendoly Jacobs)認為ERP系統(tǒng)策略和ERP概念戰(zhàn)略需要同時考慮,他強調(diào)了兩者之間匹配的重要性。思哈(Soha)等人從國際性的文化特征方面,研究了ERP的適應(yīng)性和文化的匹配性,重點研究了ERP系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)的“最佳實踐”的可靠性。丹利爾·李(Daniel Leary)研究了ERP系統(tǒng)生命周期中的知識管理(KM,Knowledge management);羅賓·普斯頓(Robin Poston)和斯文·卡布斯基(Severin Grabski)實證研究了ERP系統(tǒng)的實施對企業(yè)財務(wù)的影響。他們的研究代表了ERP概念中的管理思想通過ERP系統(tǒng)貫徹到企業(yè)的一致性。
ERP是用計算機技術(shù)對企業(yè)的人力資源、財力資源、生產(chǎn)流程、市場營銷等進行全面計劃。企業(yè)的ERP系統(tǒng)是在20世紀90年代,隨著計算機局域網(wǎng)的成熟應(yīng)用,硬件設(shè)備價格下降到相當程度時開始發(fā)展起來的。經(jīng)過近十年的發(fā)展,ERP的概念和管理思想已被企業(yè)廣泛接受,ERP己經(jīng)趨于成熟,但也存在適應(yīng)度不高,急需二次開發(fā),針對指定的企業(yè),進行軟件再造,植入行業(yè)、企業(yè)要求,開發(fā)適用的ERP系統(tǒng)。
PLM早在20世紀80年代就已經(jīng)有人提出,但是作為一種成熟的商業(yè)解決方案是最近 5 ~ 6年的事情,其間經(jīng)歷了 4 個階段。自20世紀80年代中期起,制造企業(yè)開始關(guān)注工程設(shè)計數(shù)據(jù)的精確應(yīng)用,該階段的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理主要由客戶自發(fā)實施,側(cè)重于工程和技術(shù)數(shù)據(jù)的管理。到80年代末期,PLM提供商將重點轉(zhuǎn)向工程圖紙的管理,面向工程部門。隨著經(jīng)驗的積累,PLM提供商逐步將焦點轉(zhuǎn)移到流程改造上來,面向不同行業(yè)的商業(yè)應(yīng)用。為企業(yè)提供標準的數(shù)據(jù)模型、預(yù)設(shè)工作流模板等其他必要功能,有效地縮短了產(chǎn)品的上市時間。到2005年,PLM提供商提供給企業(yè)的是一套成熟的商業(yè)解決方案,可以幫助企業(yè)進行有效的產(chǎn)品創(chuàng)新,增加收入,以獲取更多的利潤。PLM的成熟,使得其應(yīng)用迅速普及開來。據(jù)一些世界知名的咨詢公司的分析報告顯示,發(fā)達國家的制造業(yè)企業(yè)在IT應(yīng)用系統(tǒng)上增長最快的是PLM,市場反響的熱度和增長率也都超過了ERP。
服裝PLM系統(tǒng)一般分為產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和信息協(xié)作 3 個層次。
產(chǎn)品設(shè)計層,包括用于概念開發(fā)、樣板開發(fā)、放碼、排料和3D設(shè)計的軟件。在產(chǎn)品設(shè)計的過程中,產(chǎn)品線規(guī)劃需要收集并整理從產(chǎn)品概念到生產(chǎn)的開發(fā)項目信息,以及所開發(fā)產(chǎn)品詳細的可視款式和規(guī)格信息,如參數(shù)和樣品等。
產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理層,收集并整理設(shè)計層信息,供其他部門應(yīng)用。能夠?qū)γ媪弦?guī)格、成本和信息要求、圖像管理、工作流程等方面進行控制,并在公司范圍內(nèi)數(shù)據(jù)共享;同時維護所有數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù),包括技術(shù)規(guī)格、顏色管理、物料清單和成本計算等;另外還對各類產(chǎn)品及其資料圖板、數(shù)據(jù)和各類報表進行管理。
信息協(xié)作層,有效控制和管理產(chǎn)品供應(yīng)鏈上的信息。主要是工作流程、樣品追蹤、合作伙伴許可認證以及向零售商、品牌開發(fā)商、供應(yīng)商及工廠必要信息時所用工具的優(yōu)化組合。
國外企業(yè)界一般認為研究開發(fā)及信息化的投入至少要達銷售額的2%以上,世界500強的企業(yè)可達5% ~ 10%以上,服裝企業(yè)的信息化開發(fā)是一項長期的戰(zhàn)略投資。
1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
在ERP系統(tǒng)研究中,我國學(xué)者取得了較好的成果,研究的主線也和國外ERP系統(tǒng)的研究類似,研究重點主要是對具體的ERP實施企業(yè)的實施過程和關(guān)鍵成功因素進行分析,對實施ERP的時間、成本和成功要素進行解釋。
PLM對中國的服裝行業(yè)來說是一個較新的概念。PLM在國外的應(yīng)用已有10年的時間,并取得了很好的成效。國內(nèi)服裝業(yè)界也意識到,開始考慮PLM產(chǎn)品的架構(gòu)及其集成度,如是否支持多種操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫;是否能與其他企業(yè)應(yīng)用程序集成;它與ERP、SCM、CAD、內(nèi)容管理、電子商務(wù)、辦公自動化等不同技術(shù)標準的兼容性;它對數(shù)據(jù)庫訪問方式等等。
國內(nèi)有關(guān)學(xué)者,提出PLM服裝企業(yè)成功選型要分 3 步走,一是在企業(yè)內(nèi)部達成共識;二是形成完善的選型步驟;三是建立合理的綜合評價表。劉嵐認為,PLM對服裝企業(yè)來講是一次革命,它改變了服裝行業(yè)知識的總量、存在的形式、傳播的方式。它利用計算機、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、軟件等先進的技術(shù)和實施服務(wù),使服裝企業(yè)設(shè)計、管理、經(jīng)營等方面知識的儲存、傳播和共享的方式發(fā)生了徹底變革。服裝行業(yè)無論就服裝款型、技術(shù)規(guī)格資料,還是參與部門和人員,較之其他行業(yè)都是相對較多的,加之很多服裝企業(yè)的設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)制造,供應(yīng)鏈體系的不同環(huán)節(jié)都分散于全國甚至世界各地,在這種情況下,一個高效并且深具針對性的信息管理系統(tǒng)(ERP或PLM),無疑可實現(xiàn)企業(yè)的快速準確、實時的信息溝通,這對企業(yè)而言,意義重大。
郭大寧等認為完整的PLM系統(tǒng)應(yīng)包括五大功能,即產(chǎn)品組合管理、采購和外包管理、客戶需求管理、協(xié)同產(chǎn)品設(shè)計和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。從流程分析中,他得出服裝企業(yè)對PLM的具體需求,探討了根據(jù)戰(zhàn)略和客戶需求,服裝企業(yè)選擇PLM實施重點和次序的方法,選擇PLM供應(yīng)商時應(yīng)遵循的原則和實施過程中的注意因素。崔劍等提出了一種PLM多視圖客戶需求信息模型。紀鵬等探討了PLM的 3 個核心技術(shù),即企業(yè)產(chǎn)品建模技術(shù)、信息集成技術(shù)、標準化技術(shù)。
2 研究內(nèi)容
本研究在充分調(diào)研服裝企業(yè)需求的基礎(chǔ)上,從以下幾個方面進行了開發(fā)研究。
(1)對服飾PLM與ERP系統(tǒng)進行優(yōu)化。完善PLM與ERP各模塊功能,應(yīng)用最新技術(shù)實現(xiàn)服飾PLM系統(tǒng)的參數(shù)化、人性化設(shè)計。
(2)服裝信息化平臺下對PLM與ERP系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實現(xiàn)共享。實現(xiàn)服飾PLM和ERP基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性,應(yīng)用云技術(shù)實現(xiàn)服飾PLM與ERP整合系統(tǒng)的開發(fā)。
(3)基于云技術(shù)開發(fā)了服裝信息化平臺下PLM與ERP整合系統(tǒng)——服裝“智造”系統(tǒng)生成與優(yōu)化。
(4)服裝“智造”系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計及推廣應(yīng)用。
3 研究方法(表 1)與技術(shù)路線(圖 1)
Abstract: Materials chemistry is an important basic subject newly built in our university. This article briefly introduces the importance of practice teaching of materials chemistry, the existing problems and the building idea. It is hopeful to build a teaching practice system and cultivate high quality materials chemistry talents.
關(guān)鍵詞: 材料化學(xué);實踐教學(xué);生產(chǎn)實習(xí)
Key words: materials chemistry;practice teaching;production practice
中圖分類號:G420 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)25-0216-02
材料化學(xué)是近年來隨著材料科學(xué)的快速發(fā)展與社會需求的日益增加而形成的一門新興的交叉學(xué)科,是工程、信息、新能源等高科技產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。結(jié)合我校學(xué)科建設(shè)的需要和人才培養(yǎng)和地方經(jīng)濟發(fā)展的需求,我院于2009年申報了材料化學(xué)專業(yè),由于各方面的迫切需求當年就被獲批,并于2010年9月招收了第一批新生[1]。高等教育的教學(xué)體系可以分為理論教學(xué)體系和實踐教學(xué)體系兩大部分,二者相輔相成,其中由實踐教學(xué)活動各要素構(gòu)成的有機聯(lián)系的總體就是實踐教學(xué)體系。理論教學(xué)是以課堂教學(xué)為主,是傳授理論知識的過程;而實踐教學(xué)則是鞏固理論知識、加深對理論認識的有效途徑,是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)工程技術(shù)人員的重要環(huán)節(jié),是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動手能力的重要平臺[2],因此,實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是培養(yǎng)合格的工科人才的一個重要的必不可少的環(huán)節(jié),它包括認識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、課程設(shè)計和畢業(yè)論文(設(shè)計)等環(huán)節(jié)。
對于我校,所有工科專業(yè)的認識實習(xí)由學(xué)校統(tǒng)一安排。課程設(shè)計是根據(jù)課堂的理論教學(xué)而設(shè)置的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。主要根據(jù)給定的實際參數(shù),設(shè)計某一個或幾個單元操作,然后根據(jù)計算結(jié)果繪制設(shè)備圖及工藝流程圖等。所以,認識實習(xí)和課程設(shè)計這兩方面的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)較易實現(xiàn)?;诖?,本文僅針對生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)和畢業(yè)論文(設(shè)計)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題及應(yīng)對的措施展開分析與討論。
生產(chǎn)實習(xí)原則上要求學(xué)生進入生產(chǎn)企業(yè),參與生產(chǎn)實踐。但是,隨著市場競爭優(yōu)勝劣汰的發(fā)展趨勢,各個生產(chǎn)企業(yè)會竭盡全力排除一切阻礙經(jīng)濟發(fā)展的環(huán)節(jié),而安全生產(chǎn)又是經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ),所以,尤其對于我們材料化學(xué)專業(yè)相關(guān)的企業(yè),都會涉及到大型的儀器,如高溫的燒結(jié)爐、球磨機以及吊車等等。許多企業(yè)擔心學(xué)生進廠后會出現(xiàn)安全問題,不愿意接受學(xué)生進廠實習(xí)。其次,有些企業(yè)出于商業(yè)保密原則,為保護其核心技術(shù)不外漏,也會拒絕接待高校學(xué)生下廠實習(xí)。
動手困難是生產(chǎn)實踐的又一問題。有些企業(yè)雖然愿意接待學(xué)生,但他們生產(chǎn)訂單不多,大部分時間機器處于停滯狀態(tài),學(xué)生無法觀察到生產(chǎn)工藝的動態(tài)過程,只看到靜止不動的設(shè)備,更沒有實際動手的機會。特別是現(xiàn)在大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)都是大型連續(xù)化生產(chǎn),因此學(xué)生的生產(chǎn)實習(xí)只能看不能動,無法達到生產(chǎn)實習(xí)的真正目的。同時大型生產(chǎn)裝置越來越系統(tǒng)化、自動化,學(xué)生看也只能看到表面,無法對生產(chǎn)進行深入的了解。生產(chǎn)實習(xí)中很難將所學(xué)理論與實踐相結(jié)合,使生產(chǎn)實習(xí)流于形式,只能起到認識實習(xí)的效果,甚至還達不到認識實習(xí)的效果,根本沒有動手環(huán)節(jié),何談提高動手能力。難以提高學(xué)生和教師的積極性,導(dǎo)致生產(chǎn)實習(xí)效果很差。
生產(chǎn)實習(xí)經(jīng)費緊張。內(nèi)蒙地區(qū)高校的學(xué)費低,劃到每個學(xué)生頭上的生產(chǎn)實習(xí)費就更少。而目前各個企業(yè)按照學(xué)生數(shù)和實習(xí)的時間長短收取費用,如果去外地實習(xí)的話,交通費、住宿費又是一筆不少的開支,由于經(jīng)費短缺,生產(chǎn)實習(xí)效果大打折扣。
基于上述生產(chǎn)實習(xí)存在的下廠難、動手困難及經(jīng)費緊張的問題,首先借助于計算機可以進行仿真模擬。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,計算機仿真系統(tǒng)能逼真地模擬工廠開車、停車、正常運行和各種事故現(xiàn)象,沒有危險,節(jié)省費用。在此基礎(chǔ)上,為了增加真實感并提高學(xué)生的動手能力,我們可以在實驗室建立完全仿真的微型生產(chǎn)裝置,目前已有這樣的公司可以根據(jù)客戶的各種要求專門搭建小型的實驗室級的生產(chǎn)平臺。再結(jié)合實際的參觀實習(xí),就構(gòu)成了從模擬——小試——大試的一整套系統(tǒng)的實習(xí)過程。之所以將生產(chǎn)實習(xí)下廠實踐改成了參觀實習(xí),是因為這樣一方面可以讓學(xué)生了解更多的企業(yè)環(huán)境及企業(yè)氛圍,另一方面,學(xué)生可以更多的了解生產(chǎn)同樣的材料的不同生產(chǎn)工藝,如同樣是生產(chǎn)磁性材料的企業(yè):包鋼稀土磁材公司,神頭稀土科技發(fā)展有限公司,浦項永新稀土材料有限公司,但其工藝、設(shè)備及規(guī)模完全不同。另一方面可以讓學(xué)生去別的企業(yè)進一步了解其它相關(guān)工藝,如磁性材料的原材料稀土金屬釹的生產(chǎn)工藝,包頭瑞鑫稀土金屬材料股份有限公司,其主要采用的是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)“萬安培生產(chǎn)稀土金屬及合金的熔鹽電解槽”生產(chǎn)稀土金屬釹、鐠釹合金。除了去生產(chǎn)企業(yè),我們還可以讓學(xué)生去參觀一些研究所或?qū)嶒炇?,如:包頭稀土研究院、白云鄂博礦多金屬資源綜合利用重點實驗室,可以增強學(xué)生對科研的認識,增加學(xué)生的科研熱情,激發(fā)學(xué)生的科研興趣,促進學(xué)生報考研究生以進一步深造。參觀的企業(yè)盡量選擇包頭附近的相關(guān)企業(yè),這樣可以節(jié)省交通費和住宿費。通過校友關(guān)系,去的企業(yè)就不用交或少交實習(xí)費。
通過生產(chǎn)實習(xí)對許多企業(yè)進行參觀之后,學(xué)生對其生產(chǎn)工藝、環(huán)境及相關(guān)待遇進行了了解,那么在畢業(yè)實習(xí)甚至是畢業(yè)設(shè)計的時候,如果有學(xué)生想去某些單位參加工作,就可以讓學(xué)生下廠跟著師傅進行實質(zhì)性的實踐和工作,通過幾個月的實習(xí),雙方都滿意的話,就可以簽訂就業(yè)協(xié)議,這樣既完成了實習(xí)內(nèi)容又解決了就業(yè)問題。除了本地參觀過的企業(yè)可以這樣運行,對于外地的企業(yè),學(xué)生如果想去的話,可以自己聯(lián)系,學(xué)院也可以幫著聯(lián)系,按照上述方式完成相應(yīng)的內(nèi)容。對于沒有聯(lián)系到單位或考上研究生的學(xué)生就可以選擇學(xué)院老師提出的課題進行相應(yīng)的實驗或設(shè)計,為自己將來的工作及科研奠定一定的專業(yè)實踐基礎(chǔ)。
考核是檢驗是否達到實習(xí)教學(xué)要求、實現(xiàn)實習(xí)教學(xué)目的的重要手段,是實習(xí)教學(xué)管理過程的重要組成部分,也是衡量學(xué)生實習(xí)知識掌握程度的手段。對于生產(chǎn)實習(xí),由于我們材料化學(xué)專業(yè)成立不久,仿真模擬和工廠微型化還正在建設(shè)中,目前主要是下廠參觀實習(xí),所以考核主要由現(xiàn)場的表現(xiàn)、實習(xí)筆記、實習(xí)報告及實習(xí)心得幾部分組成。其中,實習(xí)筆記主要包括學(xué)生對每天日程的記錄及工人師傅的現(xiàn)場介紹;實習(xí)報告,主要包括各個企業(yè)或?qū)嶒炇业慕榻B、主要產(chǎn)品及相應(yīng)的生產(chǎn)工藝、同樣產(chǎn)品不同企業(yè)的工藝的區(qū)別、產(chǎn)品的性能及應(yīng)用等方面,從實習(xí)報告中可以反映學(xué)生的邏輯思維、宏觀把握以及信息整合能力。
以上就是我們材料化學(xué)專業(yè)實踐教學(xué)中存在的問題、解決的思路及目前的考核方式。由于該專業(yè)成立不久,所以目前的仿真模擬系統(tǒng)及微型工廠還未建立起來,導(dǎo)致某些想法還不能完全實現(xiàn),我們力爭盡快按著設(shè)想搭建系統(tǒng)的、堅實的實踐平臺,培養(yǎng)動手能力強、創(chuàng)新意識強、綜合素質(zhì)高的新型材料化學(xué)人才。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞: 半導(dǎo)體照明光源;表面微粗化技術(shù);倒裝芯片技術(shù); 激光剝離技術(shù)
中圖分類號:TN312+.8 文獻標識碼:B
The Research Progress on the Improvement of LED External Quantum Efficiency
YANG Chong2, LI Guan-qun1, LIU Da-wei1, LI Zhao-ying1, WANG Yi1,2
(1. MLS Inc., Zhongshan Guangdong 528415, China; 2. School of Applied Physics and Materials, Wuyi University, Jiangmen Guangdong 529020, China)
Abstract: In recent years, semiconductor lighting (light-emitting-diode) technology and the industry have gained a great development around the world. The pace of replacing traditional incandescent light becomes quick and the relative research, world's research hotspots, aroused greatest interest for many scientists. However the LED light quantum efficiency and the high cost are still the large barrier or a stumbling block for LED green lighting applications. In this paper, we provide an overview of several efficient ways to improve external quantum efficiency: including surface roughening technology, Chip/half-polar non-polar surface growth technique, flip-chip technology, distributed Bragg reflector (DBR) structure, laser Peel SU8 and nano-imprint technology combining technology, photonic crystal technology and so on.
Keywords: semiconductor light source; surface roughening technology; flip-chip technology; divesting laser technology
引 言
白光LED作為一種新型全固態(tài)照明光源,越來越受到世界多國的重視。因其有眾多的優(yōu)點、廣闊的應(yīng)用前景和潛在的市場,被認為是21世紀的綠色照明光源,已獲得各國政府的大力支持,并寄予厚望。由于白光LED價格昂貴且性能尚未達到一般照明要求,目前白光LED照明的市場份額尚小。
LED作為一種光源,衡量它的一個重要標準就是光電轉(zhuǎn)換率,且由公式ηex=ηin*Cex(式中ηin是內(nèi)量子效率,Cex是逃逸率)可看出這種效率取決于內(nèi)部和外部量子效率。一般來說,要提高LED的發(fā)光效率,可以從內(nèi)外部量子效率著手,但由于目前各國對原材料和其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探索以及工藝和技術(shù)的相對成熟,其內(nèi)量子效率已經(jīng)可以達到99%以上[1],因而通過提高內(nèi)量子效率來提高LED的發(fā)光效率的已進入瓶頸,關(guān)鍵問題則在于如何來提高外量子效率上。近年來,人們一直在如何提高外量子效率的問題上深入研究,下面介紹提高外量子效率常用的方法和新近的研究進展。
1 提高外量子效率的方法
1.1 表面微粗化技術(shù)
表面粗化技術(shù)主要解決半導(dǎo)體出射面材料折射率(平均3.5)大于空氣折射率而使入射角大于臨界角的光線發(fā)生全反射無法出射所造成的損失,通過粗化處理材料表面,使之形成不規(guī)則的凹凸,減少多量子阱內(nèi)產(chǎn)生的光在材料與空氣界面的全反射,從而提高LED的取光效率。
H. W .Huang [2]等人利用激光輻照的方法在傳統(tǒng)的InGaN/GaN發(fā)光二極管上部p-GaN表面形成納米級粗糙層,經(jīng)過表面粗化處理后,p-GaN表面均方根粗糙度由2.7nm增加到13.2nm。結(jié)果顯示,亮度提高了25%,壓降從3.55V下降到3.3V,系統(tǒng)電阻下降了29%[3]。加州大學(xué)的I. Schnitzer和E. Yablon-ovitch提出用自然光刻法[4],就是先用旋轉(zhuǎn)鍍膜的方法將直徑300nm的聚苯乙烯球鍍在LED的表面,這些小球遮擋一部分表面,然后用等離子腐蝕的方法將未遮蔽的表面腐蝕到深度為170nm左右,形成了粗糙的LED表面。該技術(shù)已廣泛使用,可提高發(fā)光效率30%~50%。
1.2 芯片非極性面/半極性面生長技術(shù)
非極性面是指極性面法線方向上且與之垂直的面,而半極性面則是介于極性面和無極性面之間的面,即相對極性面C面傾斜的面。目前,器件大都在藍寶石襯底的C面上生長,但C面藍寶石襯底上生長的GaN薄膜通常都是有極性的。然而極化場將阻止發(fā)光器件中載流子的注入,因此就會降低再結(jié)合的概率,發(fā)光效率就會隨著下降。當今研究的非極性或半極性GaN主要包括R(1102)面藍寶石上的非極性A面GaN,M面藍寶石上的半極性(10-13)或(11-22)面GaN,(100)面gama-LiAl2O4上的非極性M面GaN,(100)面MgAl2O4上的半極性(10-1-1)面GaN和(110)面MgAl2O4上的半極性(10-1-3)面GaN等[5]。據(jù)有關(guān)報道稱美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校(UCSB)與日本科學(xué)技術(shù)振興機構(gòu)創(chuàng)造科學(xué)技術(shù)推進事業(yè)(JST ERATO)研究小組公布了他們開發(fā)的使用MOCVD法在GaN結(jié)晶非極性面上制作的LED(非極性LED)和在半極性面上制作的LED(半極性LED),其外部發(fā)光效率比原來的非極性/半極性LED更高――當驅(qū)動電流為20mA時,發(fā)光效率為30%以上[6]。據(jù)最新消息稱非極性LED能使白光的發(fā)光效率提高兩倍, 將達到200 lm/W。
1.3 倒裝芯片技術(shù)
AlGaInN基LED外延片通常是生長在絕緣的藍寶石襯底上,歐姆接觸的P電極和N電極只能制備在外延層的同一側(cè),正面出射的光有很大一部分被電極和鍵合引線所遮擋。造成光吸收的另一個主要原因是P型GaN的電導(dǎo)率較低,為了很好的滿足電流擴展的要求,則需要在P區(qū)表面形成一層厚度一般在5~10nm之間的半透明Ni-Au合金電極層,這樣就有部分被半透明Ni-Au層吸收,器件的發(fā)光效率因此受到的影響。采用GaN基LED倒裝芯片技術(shù)可以解決這個問題[7],它將藍寶石的一面作為出光面,避免了上述兩個因素的光吸收,而且使PN結(jié)靠近熱沉、降低熱阻,提高器件可靠性。2001年美國Lumileds公司報導(dǎo)了倒裝焊技術(shù)在大功率AlInGaN基芯片上的應(yīng)用,避開了電極焊點和引線對出光效率的影響,改善了電流擴散性和散熱性,背反射膜將傳向下方的光反射回出光的藍寶石一方,進一步提升出光效率,外量子效率達到21%,功率轉(zhuǎn)換效率達到20%(200mA,435nm),最大功率達到400mW(驅(qū)動電流1A,435nm,芯片尺寸1mm×1mm),其總體發(fā)光效率比正裝增加1.6倍[8]。最近加上表面粗化和透明熒光陶瓷片新工藝,使功率LED發(fā)光效率達到115 lm/W。用這種技術(shù)的新產(chǎn)品Rebel,每個1W器件光輸出率為100 lm。用同樣的技術(shù)改進Luxeon K2,使其熱阻從
1.4 生長分布布喇格反射層(DBR)結(jié)構(gòu)
LED結(jié)區(qū)發(fā)出的光未封裝之前是向上、下兩個面出射的,而封裝好的LED是“單向”出光,因而有必要將向下出射的光反射或直接出射。直接出射的方法即為透明襯底法,由于該法工藝復(fù)雜,且成本相對較高,所以較少采用。DBR(distributed bragg reflector)結(jié)構(gòu)早在20世紀80年代由R. D. Burnham等[9]提出,它是兩種折射率不同的材料周期交替生長的層狀結(jié)構(gòu),在有源層和襯底之間,能夠?qū)⑸湎蛞r底的光利用布拉格反射原理反射回上表面,從而提高LED外量子效率。
J Dorsaz等[10]在n-GaN和緩沖層GaN間用MOCVD沉積了40層的AlInN/GaN DBR,結(jié)果顯示,在室溫下,注入20mA電流的情況下,光從襯底下表面輸出功率為1.7mW,光輸出為2.6%,在很大程度上提高了出光效率。
DBR結(jié)構(gòu)因其具有諸多的優(yōu)點目前已經(jīng)應(yīng)用于商業(yè)生產(chǎn),它可以直接利用金屬有機化學(xué)氣相沉積發(fā)法(MOCVD)進行生長,無需再次加工處理,具有很好的成本優(yōu)勢,而且材料晶格常數(shù)與襯底匹配,反射率高,對器件的電學(xué)特性影響小。
1.5 激光剝離技術(shù)[11]
激光剝離技術(shù)是利用激光器的激光能量分解GaN/藍寶石界面處的GaN緩沖層,從而實現(xiàn)LED外延片與藍寶石襯底的分離。這可帶來很多好處,如將外延片轉(zhuǎn)移到高熱導(dǎo)率的熱沉上,做成銅襯底的垂直結(jié)構(gòu),可減少因藍寶石襯底帶來的磨片、劃片麻煩,藍寶石襯底可重復(fù)使用。
激光剝離技術(shù)首先由美國惠普公司在AlGaInP/GaAs LED上實現(xiàn),由于GaAs襯底對光的吸收,使得LED內(nèi)部光損失非常大,通過對GaAs襯底的剝離,然后粘接GaP襯底,生產(chǎn)出的LED發(fā)光效率可以提高近2倍。
美國M. K. Kell等人于1996年創(chuàng)建了GaN基材料的激光剝離技術(shù)。2002年12月日亞公司正式把它用UV LED的工藝上,使得其發(fā)光效率得到了很大程度的提高。2003年2月,德國OSRAM公司建立了第一條用激光剝離技術(shù)(LLO)的LED生產(chǎn)線,將LED出光效率提升至75%,是傳統(tǒng)LED的3倍。
與之結(jié)合的技術(shù)也發(fā)展迅速,2004年中村修二報導(dǎo)了LLO技術(shù)結(jié)合表面粗化技術(shù)。最近,中國臺灣、韓國報道了LLD技術(shù)結(jié)合電鍍金屬熱沉、表面粗化、ITO技術(shù)。北京大學(xué)自行設(shè)計激光剝離系統(tǒng)、晶片鍵合系統(tǒng),對GaN基外延片進行大面積無損傷激光剝離,成功剝離出2英寸完整的外延片,成功制備出激光剝離、垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片,在N-GaN面上制備出多種微結(jié)構(gòu),提高發(fā)光效率60以上。德國歐司朗公司將芯片鍵合到Cu片上,再用激光剝離藍寶石襯底,使出光效率提高了75%,采用這種技術(shù)可使散熱能力提高4倍,發(fā)光效率也提高4倍。
1.6 納米壓印與 SU8 膠相結(jié)合技術(shù)
納米壓印光刻技術(shù)(NIL)是將繪有目標納米圖案的掩膜版壓印到相應(yīng)的襯底上(通常是一層聚合物薄膜)壓出納米級圖形,再對壓印件進行常規(guī)的刻蝕、剝離等加工,最終制成納米結(jié)構(gòu)和器件。與傳統(tǒng)的電子束微影術(shù)光刻方法相比,NIL技術(shù)具有分辨率高、低成本、高產(chǎn)出的經(jīng)濟優(yōu)勢,并且所制出的圖形器件具有非常好的均勻性和重復(fù)性。SU8是一種負性、環(huán)氧樹脂型、近紫外線光刻膠。它具有很多優(yōu)點,并廣泛應(yīng)用于MEMS的多個研究領(lǐng)域。Hiroshi[12]等報道了具體的壓印過程,李為軍報導(dǎo)了進行納米壓印與SU8膠相結(jié)合的技術(shù)在提高LED發(fā)光效率方面的初步嘗試,不同壓印模板下的綠色LED光致發(fā)光光譜,初步測試結(jié)果表明利用納米壓印與SU8相結(jié)合的技術(shù)能極大提升LED的出光效率 [13]。這只是初步的嘗試,對于不同的壓印模板以及納米壓印與SU8相結(jié)合的技術(shù)對LED的發(fā)光特性的影響還需要進一步的嘗試。
1.7 光子晶體技術(shù)全息技術(shù)的運用
利用光的波動性原理,配合納米技術(shù),提出了光子晶體LED技術(shù)。在具有折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)中,光子表現(xiàn)出波的性質(zhì),即光子的運動類似于在晶格中周期性勢能變化下電子的運動。二維光子晶體結(jié)構(gòu)含有平行圓柱的周期陣列,例如空氣中的半導(dǎo)體柱或者半導(dǎo)體層中的圓柱形孔。預(yù)測出光效率超過90%,與平面晶片比較,出光效率提高10倍以上。北京大學(xué)采用陽極氧化鋁作為腐蝕掩膜,以感應(yīng)耦合等離子體(ICP)干法腐蝕直徑為40nm、間距為100nm的孔,以低成本實現(xiàn)了表面光子晶體結(jié)構(gòu)LED,其出光效率比通常的LED增加了42%。英國Bath大學(xué)研制了3種準光子晶體LED,出光效率可增加62%。更吸引人的是三維光子晶體,目前還待制備發(fā)展中,這對未來外量子效率接近于1的LED來說,仍是很吸引人的[14]。韓國科學(xué)DongHoKim等利用激光全息技術(shù)的制作工藝,在以GaN為主要材料的LED組件上,刻蝕出二維光子晶體,將輸出功率提高了2倍以上[15]。
2 結(jié) 論
本文介紹了提高外量子效率的運用的較多的幾個主要途徑,實際上在還有很多在探索之中的方法,比如潘嶺峰等[16]研究的陽極氧化鋁工藝對提高LED的發(fā)光效率有明顯的效果;劉娉娉等[17]研究的聚苯乙烯球掩膜干法粗化法相比ITO未粗化的器件發(fā)光功率提高了約36.8%;葛愛明等[18]基于光的回歸反射技術(shù)提高LED外量子效率的研究,可以有效提高LED效率;近日,臺灣清華大學(xué)和臺灣國立應(yīng)用研究實驗室的研究人員在新型圖形襯底增加出光方面獲得新的進展,20mA工作電流下傳統(tǒng)平面藍寶石襯底上LED輸出功率為13.9mW,外量子效率為24.5%,而他們采用空洞植入納米襯底,20mA電流下LED功率達到33.1mW,外量子效率提高到58.3%,達到平面藍寶石襯底的2.4倍。同時,他們的結(jié)果也高于目前藍寶石納米圖形襯底的報道,后者外量子效率一般在40~50%范圍內(nèi)[19]。
過去十年間,LED發(fā)光效率顯著提高。隨著科技的進步,新型無機高分子材料,量子技術(shù)等進駐LED領(lǐng)域,LED的發(fā)展日新月異,相信,它取代白熾燈成為綠色照明光源指日可待。
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