211service.com
Utskrift av billiga chips
Efter år i smygläge har ett företag som grundats för att kommersialisera teknologi som ursprungligen utvecklades vid MIT:s Media Lab tillkännagett en ny process för att skriva ut transistorer för minnes- och logikchips, såväl som analoga enheter för radio. Eftersom tekniken använder kommersiell utskriftsutrustning som bläckstråleskrivare kan det vara ett billigt och enkelt sätt att göra högpresterande mikrochips.
Utskriftsprocessorer: Tryckta transistorer som den här kan ge mikrochips till vardagliga föremål. Olika bläck används för olika delar av transistorn, som inkluderar de elektriska kontakterna, source och drain (topp och botten) och den styrande grinden.
De första produkterna tillverkade av företaget, Sunnyvale, CA-baserade Kovio , kommer sannolikt att vara smarta engångskort för kollektivtrafik, som kan vara tillgängliga i slutet av nästa år. Så småningom kan tekniken hjälpa till att möjliggöra en rad applikationer, inklusive bildskärmar i väggstorlek.
Kovio är ett av ett antal företag som utvecklar ultrabilliga alternativ till konventionella mikrochips genom att ersätta konventionella fotolitografimetoder med trycktekniker. Sådana processer producerar större transistorer än konventionella chiptillverkningsmetoder – ett tryckt chip kan ha tusen transistorer, snarare än hundratals miljoner – och kommer sannolikt inte att konkurrera med de mikrochips som används i dator- eller konsumentelektronik. Men eftersom tryckt elektronik är billigt att tillverka kan det leda till användning av mikrochips i ett stort antal vanliga föremål, samt stora displayer som täcker till exempel en hel vägg.
Det som skiljer Kovio från de flesta tryckta elektronikföretag är att de använder oorganiska halvledande material, som kisel, snarare än organiska material som ledande polymerer. Även om de kostar lite mer, har de oorganiska transistorerna 100 till 1 000 gånger bättre prestanda än organiska transistorer, säger Vivek Subramanian , som arbetar med tryckt organisk elektronik vid University of California, Berkeley och är teknisk rådgivare till Kovio. Organiska material är billigare och kan vara lättare att arbeta med, men oorganiska material, och de bearbetningstekniker Kovio har utvecklat, gör det möjligt att till exempel producera radioenheter som växlar i tillräckligt snabba hastigheter för att uppfylla gällande RFID-standarder.
Amir Mashkoori , Kovios VD, säger att företaget kan skriva ut minne och energieffektiva CMOS-logikenheter, såväl som analoga kretsar för radioapparater, för att göra RFID-taggar som kostar mindre än ett nickel. För att göra detta har de utvecklat en mängd olika bläck, inklusive nanokristallina metaller för elektroder och anslutningar mellan enheter, dopade kiselhalvledare och isoleringsmaterial. Kovios process använder sig av flera typer av kommersiella skrivare, inklusive bläckstrålemodeller. Tryckningen följs av en härdningsprocess. Kovio uppskattar att dess system kräver bara 5 procent av materialen och en fjärdedel av den elektriska kraften som används i konventionella chiptillverkningsprocesser, med utrustning som kostar en tredjedel så mycket.
Inom fem år kan kostnaden för vissa applikationer sjunka till bara en krona per styck, säger Mashkoori – tillräckligt billigt för att butiker ska kunna ersätta streckkoder med RFID-taggar. Sådana taggar skulle kunna göra spårning av lager mycket enklare. Så småningom kan konsumenter kanske läsa taggarna med sina mobiltelefoner för att bekräfta att en produkt följer deras kostrestriktioner eller för att hålla koll på kostnaderna för varor i deras korg. Föremål kunde betalas genom att gå förbi en läsare och acceptera avgifterna.
Den högre prestandan hos oorganiska enheter kan också visa sig vara användbar för organiska LED-baserade skärmar, säger John Rogers, professor i materialvetenskap och teknik vid University of Illinois i Urbana-Champaign. Trycktekniker är effektiva för att distribuera transistorer över stora ytor, vilket är anledningen till att de är bra för att göra stora skärmar. Rogers föreslår faktiskt att tryckt elektronik i slutändan kan visa sig vara mest lämpad för stora applikationer.
Kovios process baserades ursprungligen på forskning av Josef Jacobson , professor vid MIT:s Media Lab. (Se Skriv ut din nästa PC .) Hans mål var delvis att utveckla en utskriftsprocess som använde låga temperaturer som är kompatibla med plastsubstrat, vilket kan vara användbart för att producera vissa typer av flexibla bildskärmar. För detta utvecklade han bläck gjorda med halvledarnanopartiklar som smälter vid lägre temperaturer än bulkformen av halvledarmaterialen. Han var med och grundade Kovio 2001, och företaget gick nästan omedelbart i smygläge när det utvecklade teknologin för kommersiella tillämpningar. Men under åren, på uppmaning från potentiella kunder, har företaget lagt mer värde på enhetens prestanda än på lågtemperaturbehandling. De nya metoderna använder högre temperaturbearbetning av materialen efter utskrift - de kan fortfarande fungera med ett flexibelt substrat, säger Subramanian, men det måste vara en metallfolie snarare än plast.
Avvägningen kom delvis på grund av behovet av att göra RFID-taggar som fungerar med nuvarande radiofrekvensstandarder. Till en början kunde företaget bara skriva ut radioapparater som fungerade i kilohertzområdet, säger Walter Bonneau , en senior vicepresident i San Diego-baserad Cubic Corporation , som tillhandahåller smartkortsystem för större transitsystem. Men RFID-standarder krävde megahertz-enheter, säger han. Att byta till högre temperaturer och enheter med högre prestanda gjorde det möjligt att nå de nödvändiga frekvenserna.
Bytet bidrog till att övertala Cubic att teckna ett utvecklings- och leveransavtal med Kovio. (Kovio tillkännagav också ett sådant avtal med Toppan Former i Japan.) Tekniken kan vara perfekt för att ersätta kort med magnetremsor, säger Bonneau, som för närvarande används för engångskort för begränsad användning, med snabbare, mer pålitliga smarta kort. Nuvarande kontaktlösa smartkort av den typ som används av frekventa resenärer på större transitsystem kan kosta så mycket som $5 per styck att tillverka. Men Kovios teknologi kan snart leda till omagnetiska smartkort som kostar ett nickel.