“我們使用一種軟性、可延展的聚合物做為基板,而這種電子元件本身是采用傳統(tǒng)硅制程技術(shù)制造的?!泵绹?guó)西北大學(xué)(Northwestern University)教授Yonggang Huang表示:“我們使用硅晶圓制造該元件,然后將電路搬到軟性聚合物基板上。”
透過(guò)使用一片在傳統(tǒng)晶圓廠生產(chǎn)的施體(donor)絕緣上覆硅(SOI)晶圓,研究人員將CMOS電路的速度與軟性聚合物基板合而為一。由于該施體晶圓表面 上有厚厚的絕緣二氧化硅涂布,因此所產(chǎn)生的電路可以被移開(kāi),然后下面的晶圓片則可重復(fù)使用多次(直到上面的二氧化硅涂布用罄)。
“一開(kāi)始,我們的硅元件是在一個(gè)二氧化硅犧牲層(sacrificial layer)上蝕刻形成,因此我們能將電路移到聚合物基板上?!盚uang解釋。如果只是這樣,脆弱的硅電路在軟性基板變形時(shí),就會(huì)斷裂損毀;但研究人員 表示他們已經(jīng)透過(guò)一個(gè)兩步驟的轉(zhuǎn)移程序,解決了以上問(wèn)題。
首先,他們預(yù)先將基板收縮、露出導(dǎo)線,然后將整個(gè)基板用柔軟的透明 塑膠包起來(lái)。“個(gè)中訣竅是我們先拉長(zhǎng)聚合物基板,然后把電路從施體晶圓上轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)?!盚uang解釋:“接下來(lái)我們把基板拉力放松,硅島狀物 (silicon islands)之間的金屬導(dǎo)線就會(huì)浮出基板表面;最后我們用表面涂布物將電路封裝保護(hù)起來(lái)。”
研究人員聲稱,用這種方法所產(chǎn)出的軟性電路速度就跟傳統(tǒng)CMOS元件一樣快,而且柔軟度甚至比在聚合物基板上以硅墨水印刷或有機(jī)材料制造的軟性電子元件更高。其高可撓性來(lái)自使用一種非常柔軟的聚合物,不僅可以像一般印刷電路那樣彎折,還能扭轉(zhuǎn)并延長(zhǎng)40%。這種可拉長(zhǎng)可扭轉(zhuǎn)的特性將是在可穿戴電子設(shè)備應(yīng)用上的關(guān)鍵。
到目前為止,研究人員已嘗試采用這種技術(shù),透過(guò)利用通道長(zhǎng)度13微米的n與p型電晶體產(chǎn)出一個(gè)環(huán)形振蕩器(ring oscillator)。該團(tuán)隊(duì)并表示,這種技術(shù)還可用在感測(cè)器、發(fā)射器、光電電池,以及醫(yī)療應(yīng)用的微流體元件(microfluidic devices)上。
之前,美國(guó)運(yùn)營(yíng)商AT&T曾宣布,今年年底推出5G網(wǎng)絡(luò),而隨著時(shí)間的推移,2019年會(huì)有越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)商用5G網(wǎng)絡(luò),在這樣的大環(huán)境下,芯片廠商提前布局也就是情理之中的事情了。
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