Computing
Een Betere Smartphone Bouwen met Geavanceerde Nanofotonica
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
Smartphonetechnologie ontwikkelt zich in een duizelingwekkend tempo, met een aanzienlijke groei in RAM- en opslagcapaciteit. Evenzo is het aantal lenzen en megapixels in camera’s dramatisch gestegen. Echter, de vooruitgang is recentelijk stilgevallen, waarbij velen de iPhones grotendeels onveranderd vinden sinds de iPhone 11.
Nu we een nieuw tijdperk van snelle technologische groei betreden, richt de discussie van vandaag zich op de nieuwste innovaties in nanofotonica, die de bijzondere eigenschappen van licht op microscopische schaal benutten. Deze innovaties veroorzaken een revolutie in diverse sectoren, waaronder energie‑efficiëntie, displaytechnologie, camerasystemen en meer.
Onder deze vooruitgangen steekt een belangrijke doorbraak van de elektrotechnische ingenieurs van de Duke University eruit. Deze heeft het potentieel om de wetenschap van nanofotonica en de toepassingen ervan in smartphonetechnologie te revolutioneren. Het onderzoeksteam van professor Willie Padilla heeft de theoretische basislimiet vastgesteld voor hoeveel elektromagnetische straling een transparant materiaal van een bepaalde dikte kan absorberen.
Deze ontdekking, die onderzoekers meer dan twee decennia ontglipte, biedt cruciaal inzicht in de mogelijkheden en grenzen van transparante materialen bij het absorberen van elektromagnetische straling. De wiskundige benadering, ontwikkeld in samenwerking met professor Vahid Tarokh, opent nieuwe wegen om apparaten te verbeteren die bepaalde frequenties van straling blokkeren terwijl andere doorgelaten worden.
Heruitvinden van Smartphonecamera’s
Met hogere verwachtingen voor foto- en videokwaliteit bij elke nieuwe generatie smartphones is de camera in wezen het onderscheidende kenmerk van deze apparaten geworden. Maar het wordt steeds duidelijker dat de beperkingen van de oude cameratechniek, die voornamelijk grote refractieve lenzen gebruikt, beperkend zijn. Hierdoor nemen cameramodules veel ruimte in beslag in smartphones en veroorzaken ze de zogenaamde “camera bumps” die het anders elegante ontwerp van veel nieuwe modellen verpesten.
De implicaties van deze ontdekking zijn verstrekkend, met potentiële toepassingen in diverse gebieden, waaronder stealthtechnologie en draadloze communicatie. In de context van smartphone‑ontwerp zou deze ontdekking kunnen leiden tot de ontwikkeling van geavanceerde materialen die schadelijke elektromagnetische straling selectief absorberen, terwijl nuttige signalen zoals GPS of Bluetooth onbelemmerd doorgelaten worden.
Door gebruik te maken van dit nieuwe inzicht in de fundamentele limieten van elektromagnetische energieabsorptie, kunnen ingenieurs hun ontwerpen nu effectiever optimaliseren, wetende wanneer verdere inspanningen om de prestaties te verbeteren afnemende meeropbrengsten opleveren. Deze doorbraak wordt verwacht de ontwikkeling van volgende‑generatie smartphone‑componenten te versnellen die de veiligheid van de gebruiker en de functionaliteit van het apparaat prioriteren.
Een revolutionaire verschuiving staat op het punt te gebeuren dankzij nanofotonica. Samen met een wereldwijde groep onderzoekers hebben wetenschappers van de University of Washington een kleine camera gemaakt die een hybride optisch systeem gebruikt. Door een conventionele refractieve lens te combineren met geavanceerde meta‑optica, heeft dit nieuwe ontwerp vlakke, platte oppervlakken die zijn doordrenkt met minuscule nanostructuren, “nanopilaren” genoemd. In samenwerking met een kunstmatig neuraal netwerk kunnen deze nanopilaren zeer gedetailleerde, full‑color foto’s maken door licht te manipuleren op een sub‑golflengte‑schaal.
Wat gebeurde er? Een veel kleinere optische stack die fabrikanten eindelijk afscheid laat nemen van de camera‑bult. Gebruikers kunnen gerust zijn dat ze de cameramodule niet per ongeluk beschadigen, terwijl ontwerpers zich kunnen richten op meer minimalistische ontwerpen. Maar de voordelen beperken zich niet tot het uiterlijk. De verbeterde diepte‑detectie en uitstekende prestaties bij weinig licht, mogelijk gemaakt door de bredere opening van deze nanofotonische camera, maken hem concurrerend met gespecialiseerde camera’s die veel groter zijn. Zonder de noodzaak van kunstmatige intelligentie kunnen mensen foto’s van professionele kwaliteit maken bij weinig licht.
De grote, hinderlijke smartphonecamera’s zullen spoedig tot het verleden behoren nu deze technologie de massamarkt bereikt. De markt zal al snel gedomineerd worden door opkomende apparaten die superieure beeldmogelijkheden bieden in een zeer klein en stijlvol ontwerp.
De Displayervaring Revolutioneren
Displays bepalen de gebruikerservaring, zelfs als camera’s alle aandacht krijgen. Het is het scherm dat we gebruiken voor alles, van het bekijken van films en sociale media tot het spelen van games en het lezen van onze feeds. Door hun superieure kijkhoeken, rijkere kleuren en diepere zwarttinten hebben organische licht‑emitterende diode (OLED) displays recentelijk conventionele liquid‑crystal‑display (LCD) panelen vervangen.
Er is echter nog ruimte voor ontwikkeling in OLED‑technologie, met name op het gebied van helderheid en energie‑efficiëntie. Nanofotonica is hierin nuttig. Nanosys Inc. en Anders Electronics PLC pionieren op dit gebied met als doel de normen voor smartphone‑schermen te herdefiniëren.
In 2023 kondigde Anders Electronics een revolutionair nanofotonisch materiaal aan, ontwikkeld voor zeer dunne en efficiënte OLED‑schermen. Ontworpen voor gebruik in smartphones en andere draagbare apparaten, kan dit geavanceerde materiaal de beeldkwaliteit aanzienlijk verbeteren terwijl het batterijverbruik wordt verminderd. Daarentegen gebruikt Nanosys’ QuantumLeapTM‑filmmateriaal quantumdots om ongeëvenaarde helderheid, kleurnauwkeurigheid en energie‑efficiëntie te leveren; het bedrijf maakte dit in 2023 bekend.
Fabrikanten kunnen consumenten een ongelooflijk levensechte kijkervaring bieden door deze geavanceerde nanofotonische materialen in smartphone‑schermen te integreren. Daardoor kunnen we panelen verwachten die energie‑efficiënter zijn en meer kleur en helderheid bieden. Hierdoor wordt de batterijduur verlengd zonder concessies te doen aan de beeldkwaliteit.
Die voordelen van nanofotonische displays zullen echter waarschijnlijk niet beperkt blijven tot smartphones. Een overvloed aan producten, van smartwatches tot virtual reality headsets, zullen waarschijnlijk de technologie opnemen naarmate deze zich verder ontwikkelt. Daardoor zal nanofotonica overal een nieuwe norm voor visuele kwaliteit stellen.
Klik hier voor meer informatie over PHOLED‑technologie.
De Smartphones van de Toekomst Van Energie Voorzien: Nanofotonica en Energie‑Efficiëntie
Zorgen en frustraties over een batterijduur van slechts enkele uren door gebruikspatronen drijven de behoefte aan energie‑efficiënte telefoons, die jaarlijks toeneemt. Een belangrijke zorg van consumenten is het stroomverbruik van smartphones, en nanofotonica biedt verschillende oplossingen voor dit probleem.
Nanofotonica kan bijvoorbeeld helpen bij het creëren van zonnecellen met uitzonderlijke efficiëntie, zoals aangetoond door de nanofotonische structuur van onderzoekers uit Michigan. Het kan licht omzetten in elektrische energie met een indrukwekkende efficiëntie tot 40 %. Dankzij deze innovatie zouden zonnecellen binnenkort direct in smartphone‑displays geïntegreerd kunnen worden, wat intrigerende nieuwe mogelijkheden voor smartphone‑ontwerp opent. Dit betekent dat je smartphone zichzelf kan opladen terwijl je je dag doorloopt door licht uit de omgeving op te vangen.
De bevindingen van de Duke‑universiteitstudie over de fundamentele limieten van elektromagnetische energieabsorptie in transparante materialen, die we aanvankelijk bespraken, zullen naar verwachting een aanzienlijke impact hebben op de ontwikkeling van nanofotonische zonnecellen en antennes voor smartphones. Door deze limieten te begrijpen, kunnen onderzoekers de grenzen van energie‑efficiëntie en draadloze communicatie in mobiele apparaten verleggen.
Nanofotonische antennes hebben het potentieel om draadloze communicatie te revolutioneren, verder dan displays. Ze bieden het intrigerende vooruitzicht van efficiëntere en snellere gegevensoverdracht. Door hun kleinere formaat en vermogen om op hogere frequenties te werken dan conventionele metalen antennes, kunnen deze kleine antennes de datasnelheid verhogen. De efficiëntie van smartphones wordt verder verbeterd door hun kleine formaat, waardoor slankere apparaatontwerpen mogelijk zijn. Nanofotonica zal zonne‑energie en draadloze communicatie revolutioneren, twee gebieden waar de vraag naar efficiënte technologieën groeit.
Innovaties in energiebeheersoplossingen voor smartphones en andere mobiele apparaten zullen zich vermenigvuldigen naarmate nanofotonische technologieën vorderen. Nanofotonica zal cruciaal zijn om ervoor te zorgen dat onze gadgets de toenemende eisen aan functionaliteit en prestaties aankunnen.
Duurzame Smartphones: Nanofotonica en Milieuvriendelijk Ontwerp
Naarmate mobiele telefoons steeds meer geïntegreerd raken in ons dagelijks leven, beginnen mensen hun milieu‑impact op te merken. De energie die nodig is voor productie en transport, samen met de winning van zeldzame aardmetalen, laat een aanzienlijke ecologische voetafdruk achter. Interessant genoeg heeft nanofotonica hier een positieve impact, omdat het snel een belangrijke bron wordt voor het ontwikkelen van milieuvriendelijke smartphone‑ontwerpen.
Fotonicacrystaltechnologie kan de energie‑efficiëntie verbeteren in toepassingen zoals fotovoltaïsche cellen en LED’s. Vergeleken met conventionele zonnecelontwerpen is dit materiaal veel milieuvriendelijker omdat het bestaat uit beschikbare, niet‑giftige materialen. In feite zouden smartphone‑fabrikanten het gebruik van niet‑hernieuwbare batterijcomponenten drastisch kunnen verminderen als ze dit materiaal in hun schermen toepassen.
De positieve effecten van nanofotonica op het milieu gaan echter verder dan alleen het beheer van elektriciteit. Kleinere en lichtere smartphones zijn haalbaar dankzij nanofotonische ontwerpen die het verkleinen van smartphone‑componenten mogelijk maken. Dit leidt tot minder energieverbruik tijdens transport en distributie en minder grondstoffen die nodig zijn voor de productie.
Naarmate nanofotonische technologieën blijven voortschrijden, zullen de theoretische limieten die door het onderzoeksteam van Duke University zijn ontdekt, dienen als leidraad voor ingenieurs en ontwerpers die werken aan duurzame smartphone‑oplossingen. Door de absorptie‑eigenschappen van transparante materialen te optimaliseren, kunnen fabrikanten apparaten creëren die niet alleen milieuvriendelijk zijn, maar ook efficiënter in hun gebruik van elektromagnetische energie.
De behoefte aan milieuvriendelijke smartphones zal alleen maar toenemen nu mensen meer om de planeet geven. Fabrikanten kunnen aan deze behoefte voldoen en zich positioneren als pioniers in de strijd tegen klimaatverandering door nanofotonische technologie te gebruiken. Ze zullen een positieve impact op onze toekomst hebben door technologieën te verbeteren en duurzaamheid te bevorderen.
Uitdagingen en Toekomstperspectief
Hoewel het groot potentieel heeft, brengt het integreren van nanofotonica in smartphone‑ontwerp wel degelijk zijn eigen uitdagingen met zich mee. Het probleem van kosteneffectiviteit en schaalbaarheid is een van de grootste obstakels. Om de smartphonemarkt te revolutioneren, is massaproductie van nanofotonische componenten tegen een betaalbare prijs cruciaal, ondanks hun uitzonderlijke prestaties en efficiëntie.
Voor de ontwikkeling en commercialisering van nanofotonische technologieën is het van essentieel belang dat vooraanstaande academische instellingen, creatieve startups en industriële giganten samenwerken. Een uitstekend voorbeeld van deze samenwerking is de samenwerking tussen GlobalFoundries (GFS ) en academische instellingen wereldwijd. Hun doel is het versnellen van de ontwikkeling van nanofotonische oplossingen voor diverse toepassingen.
Aan de puur commerciële kant zijn er drie bedrijven die lijken te werken aan het verbeteren van smartphones via nanofotonische technologieën:
#1. Lumentum
Als een belangrijke leverancier van geavanceerde lasers en optische oplossingen, hebben de nanofotonische aanbiedingen van Lumentum waarschijnlijk toepassingen in de volgende generatie smartphones, waardoor geavanceerde functies en mogelijkheden mogelijk worden.
LITE Prijsgrafiek
Volgens de financiële gegevens voor FY 2023 steeg de omzet van Lumentum van $1.712,6 miljoen in 2022 naar $1.767 miljoen in 2023. Echter daalde de operationele winst tot -$115,7 miljoen, vergeleken met de $303,3 miljoen van het voorgaande jaar, en de operationele kosten stegen aanzienlijk van $485,3 miljoen in 2022 naar $684,7 miljoen in 2023.
De brutowinst van het bedrijf daalde ook ten opzichte van het voorgaande jaar, van $788,6 miljoen in 2022 naar $569 miljoen in 2023. Lumentum’s basiswinst per aandeel (EPS) daalde tot $1,93 in 2023, vergeleken met $2,79 het jaar daarvoor.
#2. Hamamatsu Photonics
Als een groot wereldwijd fotonicabedrijf produceert Hamamatsu een breed scala aan nanofotonische componenten en apparaten. Hun technologieën kunnen in smartphones worden geïntegreerd om zaken als camerasensoren, displays, gezichtsherkenning, enzovoort te verbeteren.
Financieel zag Hamamatsu een daling in de totale omzet, die daalde van ¥56.455 miljoen in maart 2023 naar ¥53.512 miljoen in december 2023. De brutowinst daalde ook van ¥31.545 miljoen in maart naar ¥28.288 miljoen in december.
De operationele winst van het bedrijf daalde tot ¥11.481 miljoen in december, vergeleken met ¥16.013 miljoen in maart. Er was ook een daling in de nettowinst, die daalde van ¥12.429 miljoen in maart naar ¥8.945 miljoen in december.
#3. Xanadu
Hoewel meer gericht op kwantumcomputing, zouden de fotonische kwantumtechnologieën van Xanadu mogelijk toekomstige toepassingen in smartphones kunnen hebben, waardoor kwantum‑geactiveerde beveiliging en rekenkracht naar mobiele apparaten worden gebracht naarmate de technologie rijpt.
Xanadu heeft $267,08 miljoen aan financiering veiliggesteld via 10 afzonderlijke investeringsrondes, waarbij de meest recente kapitaalinjectie afkomstig was van Grant IV op 11 maart 2024. De waardering bedroeg ongeveer $1 miljard in november 2022.
Om ervoor te zorgen dat nanofotonica breed wordt toegepast in smartphone‑ontwerp, zijn standaardisatie en samenwerking van het grootste belang. Om de industrie op een verenigde en efficiënte manier vooruit te laten gaan, worden initiatieven geleid door groepen zoals de IEEE Photonics Society om standaard testprotocollen en best practices voor nanofotonische apparaten te bieden.
Meer revolutionaire vooruitgangen in smartphone‑ontwerp zullen waarschijnlijk volgen op de oplossing van deze problemen en de verdere volwassenwording van nanofotonische technologie. Het integreren van kwantum‑fotonische apparaten is een intrigerend vooruitzicht, omdat het de potentie heeft om kwantumcomputing en ultra‑veilige communicatie naar smartphones te brengen.
