创新在北卡罗来纳州闪耀

也许它的气候给北卡罗来纳州带来了不公平的优势 - 特别是在春天，当太阳温暖而不是压迫，空气从繁茂的树木中散发出甜美的气味。但是，该州正在努力吸引高科技公司“研究三角：”不仅仅是温和的温度，而是一个有利于商业和创新的环境。一般来说，罗利，达勒姆和教堂山的社区构成了三角的三面。但在另一个三角形内还有另一个：研究三角公园(RTP)。1958年，感觉到纺织厂等传统雇主的衰落，北卡罗来纳州的商界领袖决定认真对待新兴产业。当地商人筹集资金购买房产，然后成立了非营利性研究三角基金会来管理他们的网站。

这是一个有远见的冒险。今天，占地6800英亩的工业园区拥有65个设施和35,000个工作岗位 - 其中许多是产品开发工作。许多其他业务已经在附近萌芽。以下是研究三角公园及其周边地区蓬勃发展的一些世界领先技术的采样器。

Atlantic Design&Manufacturing是东海岸领先的设计工程师贸易展，提供最新的3D打印，自动化和CAD / CAM软件，包括FedEx，GE Appliances，Procter&Gamble以及其他数百种软件。

虽然IBM多年来一直在大量失业，但自1985年以来，该公司Research Triangle网站的就业人数一直保持在10,000，这证明了Triangle作为研发基地的吸引力。北卡罗来纳州为何“优秀的大学，强大的商业政府合作关系以及卓越的生活品质，”IBM官员说。

这里开发的产品包括：系统网络架构(SNA)，用于连接运行混合应用的终端的基本软件;3689型结账扫描仪，是全息术的首次商业用途之一;以及最新Thinkpad笔记本电脑上备受好评的折叠式键盘。

现在，IBM的大部分PC开发工作正在RTP工厂进行整合，该工厂最近成立30周年。一个好处是：将所有工程师与制造业结合在一起使“并行工程”变得更加容易，允许来自不同学科的团队成员从项目开始进行协作。

PC部门在其工作中使用CATIA实体建模和3D Systems立体平版印刷术。“我们可以检查3D零件，以便比我们等到图纸发布时更早发现问题或错误，”工业设计师John Swansey说。他补充说，CATIA还允许工程师处理复杂的弯曲设计。并且，线框模型被传递用于工具制造。

PC部门最近的项目包括用于家用的Aptiva和用于企业桌面的PC 730。虽然外观大不相同，但两台PC使用相同的框架;在某些情况下，某些型号中可能没有用于零件的切口，例如风扇。“唯一的区别是塑料挡板以及如何安装驱动器，”工程师Ed Dials说。优点：降低库存并简化生产线上的模型切换。

在IBM庞大的RTP园区，工程师们正在开发信用卡大小的无线设备，可用作调制解调器，传真卡和网络适配器。一台新设备插入Thinkpad PC，不仅可以传输高达每秒14,400位的无线数据和传真，还可以使用插入式耳机进行传统的蜂窝语音呼叫。

用于蜂窝/ CDPD和高级移动电话系统的无线调制解调器包括以5V运行的无线电。要在笔记本电脑中使用它，工程师不仅要设计射频问题，还要设计热量，冲击和振动。IBM设计的芯片直接安装在电路板上，也使用了摩托罗拉和Rockwell芯片。

工程师通过设计隔离各种组件的盖子来解决RF问题，同时还防止计算机干扰。

“我们进行了大量的迭代，”高级工程师Bill Nunnery说。“我们没有100%模拟。”制造工程师审查了每个提案，包括在多伦多设备制造的工程师。

附近杜克医疗中心的一个试点项目使用另一个RTP设计的产品，即无线局域网系统，让医生可以通过笔记本电脑访问医院内任何地方的以太网计算机网络。

“这项技术可以显着改变你的生活方式，”Nunnery说。

借助适配器，用于笔记本电脑的IBM CDPD无线调制解调器还可用作处理传统语音呼叫的蜂窝电话。工程师在设计中发现了RF，振动和冲击方面的挑战。

将信息高速公路带到您的门口

今天的个人计算机调制解调器通常以每秒14,400位发送数据。BroadBand Technologies开发了一种系统，可以以每秒5100万比特的速度将信息带入美国家庭。

“人们嘲笑它是一个梦想领域：如果你建造它，它们就会来，”BroadBand的Donald McCullough说。“但如果你能够移动和处理钻头，就会有一个非常有利可图的市场。”

消费者可以使用特殊的电视盒访问该网络，以便按需访问交互式视频和电影。或者，他们可以为他们的PC使用专门设计的调制解调器。

该网络适用于家庭中的同时使用。例如，一部电影可能以3兆比特/秒的速度运行，另一部电影以6至8兆比特/秒的速度运行 - 仍然可以通过20至30兆比特/秒的速度进行高速上网。这将使家庭用户能够在互联网上实际访问高分辨率图形和视频片段。“本地循环不再成为瓶颈，”Advanced Technology总监Randall B. Sharpe说。

BroadBand办公室的演示系统可根据需要提供各种电影，以及可通过点击式电视遥控设备点击的电子多媒体黄页。该公司还与飞利浦消费电子和压缩实验室合作，开发互动“视频拨号”服务技术，让电话公司通过本地网络提供视频服务。

BroadBand的光纤环路接入(FLX)系统依赖于本地电话和有线电视公司将其大部分网络升级为光纤。该公司位于中央电话公司办公室的主机数字终端提供语音和数字数据网络之间的接口。然后，光网络单元通过ATM(同步传输模式)网络将高速数据带入8到50个住宅。包括光纤在内的总升级成本约为每户1,000美元。

BroadBand的主要设计挑战：降低成本。他们为他们的系统开发了十几种定制芯片，以便设计出最佳解决方案。“我们的微处理器非常密集，”夏普说。“几乎每块板子都很聪明。”

BroadBand的工程师自1988年以来一直致力于他们的高速网络计划 - 甚至在过度工作的短语“信息高速公路”闯入国家词典之前。现在，像数字电视和互联网的万维网这样的东西越来越受欢迎，麦卡洛说，“我们很高兴看到我们是对的。我们只希望在我们做对的时候赚更多钱。”但这也看起来很有希望。

去年秋天，BroadBand与AT&T Network Systems达成协议，共同开发交换式数字视频系统，为家庭和办公室带来交互式多媒体。Bell Atlantic和Southwestern Bell已经开始试点项目。

BroadBand与AT&T Microelectronics合作，采用编码和压缩技术，通过传统的同轴电缆或双绞线电缆，实现从光网络单元到家庭的高速数据传输。“现有的布线和客户设备保持完好，”AT&T的Gerry Pepenella解释道。“它让我们更接近公共网络可以以合理的价格向家庭和办公室提供一系列新的组合语音，视频和数据服务的那一天。”

“去年，我们已经实现了满足电话公司目标所需的成本突破，”麦卡洛说。“我们相信我们将在96年大量生产。”

BroadBand光纤环路接入(FLX)系统(下方)将高速数据传输到各个家庭。主机数字终端终止窄带，宽带和基于ATM的数字宽带信号。然后，它将信号电子多路复用为单个高速数据流，以通过光纤电缆传输到光网络单元(ONU)。ONU终止光纤并将光信号多路分解成电话和宽带视频信号，以便通过铜线从ONU传输到家庭。芯片组允许信号连接到数字“电器”

用于更密集设计的材料

随着越来越多的电子产品被挤进现代汽车，设计师可以将它们放在哪里?如何?它们可以放置而不会使设计和装配复杂化吗?

杜邦电子认为它的答案是：厚膜材料可以处理汽车环境的温度，冲击和振动。借助更坚固的电子元件，零件制造商可以将电子元件整合到防抱死制动器等组件中。在一个包装中完成组装，而不是将电线从系统运行到车辆中其他地方的电子箱，使组装更容易和更便宜。

例如，Delco刚宣布将使用厚膜材料生产混合ABS电路。更加雄心勃勃的电路版本将防抱死制动控制与可变效果转向和牵引力控制结合在一个系统中。

虽然薄膜 - 通常只有几个原子厚度 - 可能会“更性感”，但杜邦公司的Samuel J. Horowitz表示，厚膜技术可以提供价格极低的替代品。

杜邦正在通过几项专利工艺扩展厚膜技术，这些工艺可以形成更小的功能。传统的“丝网印刷”电路提供孔尺寸(通孔)，其连接约200微米的相邻电路层。对于更小的特征和更大的电路密度，杜邦开发了Diffusion Patterning。(TM)

首先，将介电层印刷到基板上并干燥。然后，将成像浆料施加到要生产通孔的位置。活化剂扩散到干燥的介电层中。最后的洗涤过程去除水溶性材料，形成125微米的过孔。

“当您需要厚膜技术的优势以及非常高的封装密度时，扩散图案非常经济，”西门子机电元件部的Hans-Dirk Lowe博士和Michael Kaindl博士发表的一篇论文表示。西门子首先将该过程应用于定制汽车电路，但研究人员设想该过程可用于仪表和控制，安全系统，医疗工程以及航空电子和雷达等航空航天任务。

对于更精细的工作，Fodel(R)图案化通过“丝网”将丝网印刷的浆料暴露在紫外光下以产生75微米的特征来创建电路。而且，低温燃煤“绿色”陶瓷带可以生产多达15层和40微米过孔的电路。

汽车收音机制造商Blaupunkt刚刚采用扩散模式制造高密度陶瓷多层电路。采用200微米过孔的新型三层电路将使电路尺寸减小近三分之一，成本降低20%至30%。

“未来的汽车收音机将拥有更多功能，”Blau-punkt指出。“然而，消费者花费更多的空间和意愿是有限的。因此，功能必须变得更小，更便宜。”

DuPont Fodel(R)工艺可以使用厚膜材料创建75微米的特征。传统的厚膜工艺产生200微米的孔。

研究现实世界

虽然许多RTP公司与该地区的三所大学合作，但学术界的任何地方都比研究三角研究所更为明显。该学院由杜克大学，北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳大学教堂山分校创立，其使命是将基础研发应用于现实世界。

一个很好的例子：使用“模糊逻辑”设计变速电机控制器，将效率提高3%。研究所官员称，如果在美国各地使用，控制器每年可节省超过20亿美元的能源成本。

该研究所数字系统工程中心主任Dale Rowe解释说：“我们从电机上进行了一些非常便宜的测量，以预测速度，而无需实际测量速度。”“这比转速计测量便宜一个数量级。”

研究所工程师也在应用神经网络 - 设计试图模仿人类大脑运作的计算机 - 进行模式识别。这种神经网络将很快被用作“可卡因嗅探器”，帮助跟踪不同批次的非法物质。今天，执法官员经常将缉获的可卡因样本煮沸以产生气体色谱模式 - 然后必须通过其他数十种此类模式查看是否存在匹配。神经网络可以使该过程自动化。

而且，与IBM的工程师一样，研究所的研究人员正在研究低成本的无线调制解调器。Rowe相信随着几种新的无线通信标准的出现，制造商准备将这些设备包括在从手持式计算机到可乐机器(当它们用完苏打水时可以告诉家庭办公室)的各种设备中。“在未来五年内，这项技术将会爆炸，”他说。“它将比我所知道的任何其他技术产生更大的影响。”

然而，该研究所发展最快的计算机技术正在为工业客户带来虚拟现实技术，用于市场研究，设计演练和培训等任务。在该领域工作两年后，该研究所已经有600万美元的项目积压。

RTI最近为国民警卫队开发了一种基于PC的VR系统，允许预备役人员对“虚拟坦克”进行维护工作。Rowe解释说，问题在于，当国民警卫队每年进行为期两周的演习时，坦克时间对于驾驶员和枪手来说太重要了，因为他们需要很多机械师。基于高端硬件的传统VR系统有助于培训，但价格太高。

使用具有图形加速器的Pentium PC，Crystal Eyes立体观看眼镜以及Autodesk(3D Studio)和Sense8(World Toolkit)的软件，RTI开发了基于PC的VR培训系统，每个售价不到10,000美元。