創(chuàng)新在北卡羅來納州閃耀

也許它的氣候給北卡羅來納州帶來了不公平的優(yōu)勢 - 特別是在春天，當太陽溫暖而不是壓迫，空氣從繁茂的樹木中散發(fā)出甜美的氣味。但是，該州正在努力吸引高科技公司“研究三角：”不僅僅是溫和的溫度，而是一個有利于商業(yè)和創(chuàng)新的環(huán)境。一般來說，羅利，達勒姆和教堂山的社區(qū)構成了三角的三面。但在另一個三角形內還有另一個：研究三角公園(RTP)。1958年，感覺到紡織廠等傳統雇主的衰落，北卡羅來納州的商界領袖決定認真對待新興產業(yè)。當地商人籌集資金購買房產，然后成立了非營利性研究三角基金會來管理他們的網站。

這是一個有遠見的冒險。今天，占地6800英畝的工業(yè)園區(qū)擁有65個設施和35,000個工作崗位 - 其中許多是產品開發(fā)工作。許多其他業(yè)務已經在附近萌芽。以下是研究三角公園及其周邊地區(qū)蓬勃發(fā)展的一些世界領先技術的采樣器。

Atlantic Design&Manufacturing是東海岸領先的設計工程師貿易展，提供最新的3D打印，自動化和CAD / CAM軟件，包括FedEx，GE Appliances，Procter&Gamble以及其他數百種軟件。

雖然IBM多年來一直在大量失業(yè)，但自1985年以來，該公司Research Triangle網站的就業(yè)人數一直保持在10,000，這證明了Triangle作為研發(fā)基地的吸引力。北卡羅來納州為何“優(yōu)秀的大學，強大的商業(yè)政府合作關系以及卓越的生活品質，”IBM官員說。

這里開發(fā)的產品包括：系統網絡架構(SNA)，用于連接運行混合應用的終端的基本軟件;3689型結賬掃描儀，是全息術的首次商業(yè)用途之一;以及最新Thinkpad筆記本電腦上備受好評的折疊式鍵盤。

現在，IBM的大部分PC開發(fā)工作正在RTP工廠進行整合，該工廠最近成立30周年。一個好處是：將所有工程師與制造業(yè)結合在一起使“并行工程”變得更加容易，允許來自不同學科的團隊成員從項目開始進行協作。

PC部門在其工作中使用CATIA實體建模和3D Systems立體平版印刷術。“我們可以檢查3D零件，以便比我們等到圖紙發(fā)布時更早發(fā)現問題或錯誤，”工業(yè)設計師John Swansey說。他補充說，CATIA還允許工程師處理復雜的彎曲設計。并且，線框模型被傳遞用于工具制造。

PC部門最近的項目包括用于家用的Aptiva和用于企業(yè)桌面的PC 730。雖然外觀大不相同，但兩臺PC使用相同的框架;在某些情況下，某些型號中可能沒有用于零件的切口，例如風扇。“唯一的區(qū)別是塑料擋板以及如何安裝驅動器，”工程師Ed Dials說。優(yōu)點：降低庫存并簡化生產線上的模型切換。

在IBM龐大的RTP園區(qū)，工程師們正在開發(fā)信用卡大小的無線設備，可用作調制解調器，傳真卡和網絡適配器。一臺新設備插入Thinkpad PC，不僅可以傳輸高達每秒14,400位的無線數據和傳真，還可以使用插入式耳機進行傳統的蜂窩語音呼叫。

用于蜂窩/ CDPD和高級移動電話系統的無線調制解調器包括以5V運行的無線電。要在筆記本電腦中使用它，工程師不僅要設計射頻問題，還要設計熱量，沖擊和振動。IBM設計的芯片直接安裝在電路板上，也使用了摩托羅拉和Rockwell芯片。

工程師通過設計隔離各種組件的蓋子來解決RF問題，同時還防止計算機干擾。

“我們進行了大量的迭代，”高級工程師Bill Nunnery說。“我們沒有100%模擬。”制造工程師審查了每個提案，包括在多倫多設備制造的工程師。

附近杜克醫(yī)療中心的一個試點項目使用另一個RTP設計的產品，即無線局域網系統，讓醫(yī)生可以通過筆記本電腦訪問醫(yī)院內任何地方的以太網計算機網絡。

“這項技術可以顯著改變你的生活方式，”Nunnery說。

借助適配器，用于筆記本電腦的IBM CDPD無線調制解調器還可用作處理傳統語音呼叫的蜂窩電話。工程師在設計中發(fā)現了RF，振動和沖擊方面的挑戰(zhàn)。

將信息高速公路帶到您的門口

今天的個人計算機調制解調器通常以每秒14,400位發(fā)送數據。BroadBand Technologies開發(fā)了一種系統，可以以每秒5100萬比特的速度將信息帶入美國家庭。

“人們嘲笑它是一個夢想領域：如果你建造它，它們就會來，”BroadBand的Donald McCullough說。“但如果你能夠移動和處理鉆頭，就會有一個非常有利可圖的市場。”

消費者可以使用特殊的電視盒訪問該網絡，以便按需訪問交互式視頻和電影?；蛘?，他們可以為他們的PC使用專門設計的調制解調器。

該網絡適用于家庭中的同時使用。例如，一部電影可能以3兆比特/秒的速度運行，另一部電影以6至8兆比特/秒的速度運行 - 仍然可以通過20至30兆比特/秒的速度進行高速上網。這將使家庭用戶能夠在互聯網上實際訪問高分辨率圖形和視頻片段。“本地循環(huán)不再成為瓶頸，”Advanced Technology總監(jiān)Randall B. Sharpe說。

BroadBand辦公室的演示系統可根據需要提供各種電影，以及可通過點擊式電視遙控設備點擊的電子多媒體黃頁。該公司還與飛利浦消費電子和壓縮實驗室合作，開發(fā)互動“視頻撥號”服務技術，讓電話公司通過本地網絡提供視頻服務。

BroadBand的光纖環(huán)路接入(FLX)系統依賴于本地電話和有線電視公司將其大部分網絡升級為光纖。該公司位于中央電話公司辦公室的主機數字終端提供語音和數字數據網絡之間的接口。然后，光網絡單元通過ATM(同步傳輸模式)網絡將高速數據帶入8到50個住宅。包括光纖在內的總升級成本約為每戶1,000美元。

BroadBand的主要設計挑戰(zhàn)：降低成本。他們?yōu)樗麄兊南到y開發(fā)了十幾種定制芯片，以便設計出最佳解決方案。“我們的微處理器非常密集，”夏普說。“幾乎每塊板子都很聰明。”

BroadBand的工程師自1988年以來一直致力于他們的高速網絡計劃 - 甚至在過度工作的短語“信息高速公路”闖入國家詞典之前?，F在，像數字電視和互聯網的萬維網這樣的東西越來越受歡迎，麥卡洛說，“我們很高興看到我們是對的。我們只希望在我們做對的時候賺更多錢。”但這也看起來很有希望。

去年秋天，BroadBand與AT&T Network Systems達成協議，共同開發(fā)交換式數字視頻系統，為家庭和辦公室?guī)斫换ナ蕉嗝襟w。Bell Atlantic和Southwestern Bell已經開始試點項目。

BroadBand與AT&T Microelectronics合作，采用編碼和壓縮技術，通過傳統的同軸電纜或雙絞線電纜，實現從光網絡單元到家庭的高速數據傳輸。“現有的布線和客戶設備保持完好，”AT&T的Gerry Pepenella解釋道。“它讓我們更接近公共網絡可以以合理的價格向家庭和辦公室提供一系列新的組合語音，視頻和數據服務的那一天。”

“去年，我們已經實現了滿足電話公司目標所需的成本突破，”麥卡洛說。“我們相信我們將在96年大量生產。”

BroadBand光纖環(huán)路接入(FLX)系統(下方)將高速數據傳輸到各個家庭。主機數字終端終止窄帶，寬帶和基于ATM的數字寬帶信號。然后，它將信號電子多路復用為單個高速數據流，以通過光纖電纜傳輸到光網絡單元(ONU)。ONU終止光纖并將光信號多路分解成電話和寬帶視頻信號，以便通過銅線從ONU傳輸到家庭。芯片組允許信號連接到數字“電器”

用于更密集設計的材料

隨著越來越多的電子產品被擠進現代汽車，設計師可以將它們放在哪里?如何?它們可以放置而不會使設計和裝配復雜化嗎?

杜邦電子認為它的答案是：厚膜材料可以處理汽車環(huán)境的溫度，沖擊和振動。借助更堅固的電子元件，零件制造商可以將電子元件整合到防抱死制動器等組件中。在一個包裝中完成組裝，而不是將電線從系統運行到車輛中其他地方的電子箱，使組裝更容易和更便宜。

例如，Delco剛宣布將使用厚膜材料生產混合ABS電路。更加雄心勃勃的電路版本將防抱死制動控制與可變效果轉向和牽引力控制結合在一個系統中。

雖然薄膜 - 通常只有幾個原子厚度 - 可能會“更性感”，但杜邦公司的Samuel J. Horowitz表示，厚膜技術可以提供價格極低的替代品。

杜邦正在通過幾項專利工藝擴展厚膜技術，這些工藝可以形成更小的功能。傳統的“絲網印刷”電路提供孔尺寸(通孔)，其連接約200微米的相鄰電路層。對于更小的特征和更大的電路密度，杜邦開發(fā)了Diffusion Patterning。(TM)

首先，將介電層印刷到基板上并干燥。然后，將成像漿料施加到要生產通孔的位置?；罨瘎U散到干燥的介電層中。最后的洗滌過程去除水溶性材料，形成125微米的過孔。

“當您需要厚膜技術的優(yōu)勢以及非常高的封裝密度時，擴散圖案非常經濟，”西門子機電元件部的Hans-Dirk Lowe博士和Michael Kaindl博士發(fā)表的一篇論文表示。西門子首先將該過程應用于定制汽車電路，但研究人員設想該過程可用于儀表和控制，安全系統，醫(yī)療工程以及航空電子和雷達等航空航天任務。

對于更精細的工作，Fodel(R)圖案化通過“絲網”將絲網印刷的漿料暴露在紫外光下以產生75微米的特征來創(chuàng)建電路。而且，低溫燃煤“綠色”陶瓷帶可以生產多達15層和40微米過孔的電路。

汽車收音機制造商Blaupunkt剛剛采用擴散模式制造高密度陶瓷多層電路。采用200微米過孔的新型三層電路將使電路尺寸減小近三分之一，成本降低20%至30%。

“未來的汽車收音機將擁有更多功能，”Blau-punkt指出。“然而，消費者花費更多的空間和意愿是有限的。因此，功能必須變得更小，更便宜。”

DuPont Fodel(R)工藝可以使用厚膜材料創(chuàng)建75微米的特征。傳統的厚膜工藝產生200微米的孔。

研究現實世界

雖然許多RTP公司與該地區(qū)的三所大學合作，但學術界的任何地方都比研究三角研究所更為明顯。該學院由杜克大學，北卡羅來納州立大學和北卡羅來納大學教堂山分校創(chuàng)立，其使命是將基礎研發(fā)應用于現實世界。

一個很好的例子：使用“模糊邏輯”設計變速電機控制器，將效率提高3%。研究所官員稱，如果在美國各地使用，控制器每年可節(jié)省超過20億美元的能源成本。

該研究所數字系統工程中心主任Dale Rowe解釋說：“我們從電機上進行了一些非常便宜的測量，以預測速度，而無需實際測量速度。”“這比轉速計測量便宜一個數量級。”

研究所工程師也在應用神經網絡 - 設計試圖模仿人類大腦運作的計算機 - 進行模式識別。這種神經網絡將很快被用作“可卡因嗅探器”，幫助跟蹤不同批次的非法物質。今天，執(zhí)法官員經常將緝獲的可卡因樣本煮沸以產生氣體色譜模式 - 然后必須通過其他數十種此類模式查看是否存在匹配。神經網絡可以使該過程自動化。

而且，與IBM的工程師一樣，研究所的研究人員正在研究低成本的無線調制解調器。Rowe相信隨著幾種新的無線通信標準的出現，制造商準備將這些設備包括在從手持式計算機到可樂機器(當它們用完蘇打水時可以告訴家庭辦公室)的各種設備中。“在未來五年內，這項技術將會爆炸，”他說。“它將比我所知道的任何其他技術產生更大的影響。”

然而，該研究所發(fā)展最快的計算機技術正在為工業(yè)客戶帶來虛擬現實技術，用于市場研究，設計演練和培訓等任務。在該領域工作兩年后，該研究所已經有600萬美元的項目積壓。

RTI最近為國民警衛(wèi)隊開發(fā)了一種基于PC的VR系統，允許預備役人員對“虛擬坦克”進行維護工作。Rowe解釋說，問題在于，當國民警衛(wèi)隊每年進行為期兩周的演習時，坦克時間對于駕駛員和槍手來說太重要了，因為他們需要很多機械師。基于高端硬件的傳統VR系統有助于培訓，但價格太高。

使用具有圖形加速器的Pentium PC，Crystal Eyes立體觀看眼鏡以及Autodesk(3D Studio)和Sense8(World Toolkit)的軟件，RTI開發(fā)了基于PC的VR培訓系統，每個售價不到10,000美元。