通过薄膜电子解锁灵活的芯片设计
电子与传感器内幕
该小组在晶圆（右）和板上（中）上开发了 6502 芯片。 （图片来源：© KU Leuven-imec）正如最近的芯片短缺危机所证明的那样，硅半导体已成为计算机时代的“石油”。然而，传统硅芯片的缺点之一是它们在机械上不灵活。另一方面，柔性电子领域是由另一种半导体技术驱动的：薄膜晶体管（TFT）。 TFT 的应用范围非常广泛：从可穿戴医疗贴片和神经探针到数字微流体和机器人接口，再到可弯曲显示器和物联网 (IoT) 电子产品。
TFT 技术已经发展得很好，但与传统半导体技术不同的是，它在各种应用中的潜力几乎没有得到开发。事实上，TFT目前主要是批量生产的，目的是将它们集成到智能手机、笔记本电脑和智能电视的显示屏中，用于单独控制像素。这限制了芯片设计人员的自由，他们梦想在柔性微芯片中使用 TFT 来开发基于 TFT 的创新应用。鲁汶大学迪彭贝克新兴技术、系统和安全部门教授、校际微电子中心 (imec) 客座教授 Kris Myny 表示：“该领域可以从与传统芯片行业类似的代工商业模式中受益匪浅。”
全球微芯片市场的核心是所谓的代工模式。在这种商业模式中，大型半导体制造厂（代工厂）专注于硅晶圆上芯片的大规模生产。然后，代工厂的客户（设计和订购芯片的公司）使用它们将它们集成到特定应用中。得益于这种商业模式，这些公司能够进行复杂的半导体制造来设计他们需要的芯片。
Myny 的团队已经证明，这种商业模式在薄膜电子领域也是可行的。他们设计了一种特定的基于 TFT 的微处理器，并在两家代工厂生产，之后在实验室中成功进行了测试。同一芯片有两个版本，基于两种独立的 TFT 技术（使用不同的基板），这两种技术都是主流。他们的研究论文发表在《自然》杂志上 .
Myny 和他的同事制造的微处理器是标志性的 MOS 6502。如今，这款芯片已成为一件“博物馆藏品”，但在 70 年代，它是第一台 Apple、Commodore 和 Nintendo 电脑的驱动程序。该小组在晶圆上（使用非晶氧化铟镓锌）和板上（使用低温多晶硅）开发了 6502 芯片。在这两种情况下，芯片都是与其他芯片（项目）一起在基板上制造的。这种多项目方法使代工厂能够根据设计人员的需求在单一基板上生产不同的芯片。
Myny 团队制造的芯片厚度不到 30 微米，比人的头发还要薄。这使得它非常适合可穿戴贴片等医疗应用。这种超薄可穿戴设备可用于制作心电图或肌电图，以研究心脏和肌肉的状况。它们感觉就像一张贴纸，而带有硅基芯片的贴片总是感觉有疙瘩。
尽管 6502 微处理器的性能无法与现代微处理器相媲美，但这项研究表明，可以通过多项目方法设计和生产灵活的芯片，类似于传统芯片行业的方式。 Myny 总结道：“我们不会与硅基芯片竞争，我们希望刺激和加速基于柔性薄膜电子产品的创新。”
来源
传感器