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EDA/IP  

應用更廣 可伸縮摺疊的IC問世

上網時間: 2008年04月03日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:可伸縮IC  摺疊  效能 

美國伊利諾大學(University of Illinois)的研究人員開發了一種新型的可伸縮IC,可包覆在球體、人體部位與飛機機翼等形狀複雜的表面,且號稱在被伸展、壓縮或折疊成各種形態的情況下還是可正常運作,其效能表現不會因此打折扣。

該研究小組表示,這種複雜的元件是由與橡膠片(rubber)接合的超薄矽(ultra-thin silicon)層組成,能展現與傳統電子元件類似的性能。研究人員指出,在那些採用傳統晶圓生產的晶片無法使用的場合,就是這種新型IC的發展空間,例如將電子元件與感測器與人體結合的應用。

「由於矽材料本身的特性較脆弱也不易折彎,因此也在某些應用領域完全不被考慮。」伊利諾大學材料科學與工程系教授John Rogers表示。目前Rogers和他的同事已製造出了僅1.5微米(microns)厚的的可撓性矽和塑膠電路。

「透過在機械性佈線與結構配置上的最佳化,我們可在完全能折疊伸縮的IC中使用矽;」Rogers與同事的研究論文已獲《科學(Science)》採用,並刊登在「Science Express」網站上。該論文概述了幾種應用構想,包括用於人體健康監測和治療的可穿戴系統,或者可包覆在機翼和機身上,用於監控飛機結構狀況的設計。

在伊利諾大學香檳分校(Urbana-Champaign)的這個研究團隊,還與西北大學(Northwestern University)和新加坡高性能運算研究所(Institute of High Performance Computing)的研究人員進行合作,共同研究這一概念。

「我們已經超越了僅僅分離材料元素和完成單顆元件的階段,目前所製造出的IC幾乎可滿足種複雜程度系統的要求。」Rogers指出。為了獲得可完全伸縮的IC,研究人員首先在不可彎折的基板上,覆蓋上一層聚合物犧牲層(sacrificial layer)。他們在犧牲層上沈積非常薄的塑膠塗層,用以支撐IC。

之後採用傳統的平面元件技術製作電路元件,並且採用印刷方法整合對準的單晶矽奈米條帶陣列(arrays of nanoribbons of single-crystal silicon)作為半導體材料。接下來洗去聚合物犧牲層,這樣塑膠塗層和IC就會鍵合到一片預先拉緊(prestrained)的矽樹脂橡膠(silicone rubber)上。最後,將拉力釋放,該片橡膠會彈回到初始狀態,並對電路層加諸一道壓縮力(compressive stresses)。

該股力道同時也會引起複雜的皺褶圖形(pattern of buckling),這樣的幾何形狀允許將電路在不同方向上進行折疊或者拉伸作業,因而可變化複雜的形狀,或在使用時緊貼其他表面發生機械形變。

研究人員已經產出由電晶體、振盪器、邏輯閘和放大器組成的IC。該電路顯示出極高的可彎曲和可伸縮性能。與製造在傳統矽晶圓上類似的電路相較,可伸縮電路顯示出相似的電性能。

(參考原文: Researchers tout foldable, stretchable Si circuits)

(John Walko)





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