Udskrivning af billige chips

Efter årevis i stealth mode har en virksomhed grundlagt for at kommercialisere teknologi, der oprindeligt blev udviklet på MITs Media Lab, annonceret en ny proces til udskrivning af transistorer til hukommelse og logiske chips samt analoge enheder til radio. Da teknologien bruger kommercielt printudstyr såsom inkjet-printere, kunne det være en billig og nem måde at lave højtydende mikrochips på.

Udskrivningsprocessorer: Trykte transistorer som denne kunne bringe mikrochips til hverdagsgenstande. Forskellige blæk bruges til forskellige dele af transistoren, som inkluderer de elektriske kontakter, kilden og afløbet (top og bund) og den kontrollerende gate.

De første produkter fremstillet af virksomheden, Sunnyvale, CA-baseret Kovio , vil sandsynligvis være engangs-smartkort til offentlig transport, som kan være tilgængelige ved udgangen af ​​næste år. Til sidst kunne teknologien hjælpe med at muliggøre en række applikationer, herunder skærme i vægstørrelse.

Kovio er en af ​​en række virksomheder, der udvikler ultrabillige alternativer til konventionelle mikrochips ved at erstatte konventionelle fotolitografimetoder med printteknikker. Sådanne processer producerer større transistorer end konventionelle chipfremstillingsmetoder - en trykt chip kan have tusinde transistorer i stedet for hundreder af millioner - og vil sandsynligvis ikke konkurrere med de mikrochips, der bruges i computer- eller forbrugerelektronik. Men fordi trykt elektronik er billigt at lave, kan det føre til brug af mikrochips i en lang række almindelige genstande, samt store displays, der dækker for eksempel en hel væg.

Det, der adskiller Kovio fra de fleste trykte elektronikvirksomheder, er, at det bruger uorganiske halvledende materialer, såsom silicium, frem for organiske materialer, såsom ledende polymerer. Selvom de koster lidt mere, har de uorganiske transistorer 100 til 1.000 gange bedre ydeevne end organiske transistorer, siger Vivek Subramanian , der arbejder med trykt organisk elektronik ved University of California, Berkeley og er teknisk rådgiver for Kovio. Organiske materialer er billigere og kan være nemmere at arbejde med, men uorganiske materialer og de forarbejdningsteknikker, Kovio har udviklet, gør det for eksempel muligt at producere radioenheder, der skifter med hastigheder, der er hurtige nok til at opfylde de nuværende RFID-standarder.

Amir Mashkoori , Kovios administrerende direktør, siger, at virksomheden kan udskrive hukommelse og energieffektive CMOS-logikenheder samt analoge kredsløb til radioer for at lave RFID-tags, der koster mindre end et nikkel. For at gøre dette har de udviklet en række blæk, herunder nanokrystallinske metaller til elektroder og forbindelser mellem enheder, doterede siliciumhalvledere og isoleringsmaterialer. Kovios proces gør brug af flere typer kommercielle printere, herunder inkjet-modeller. Udskrivningen efterfølges af en hærdningsproces. Kovio anslår, at dets system kun kræver 5 procent af materialerne og en fjerdedel af den elektriske strøm, der bruges i konventionelle chipfremstillingsprocesser, med udstyr, der koster en tredjedel så meget.

Inden for fem år kan omkostningerne for nogle applikationer falde til kun en øre pr. styk, siger Mashkoori - billigt nok til, at butikker kan erstatte stregkoder med RFID-tags. Sådanne tags kunne gøre sporing af beholdning meget nemmere. I sidste ende kan forbrugere være i stand til at læse tags med deres mobiltelefoner for at bekræfte, at et produkt overholder deres diætrestriktioner eller for at holde en opgørelse over prisen på varer i deres kurv. Genstande kunne betales ved at gå forbi en læser og acceptere gebyrerne.

Den højere ydeevne af uorganiske enheder kan også vise sig nyttig til organiske LED-baserede skærme, siger John Rogers, professor i materialevidenskab og teknik ved University of Illinois i Urbana-Champaign. Printteknikker er effektive til at fordele transistorer over store områder, hvorfor de er gode til at lave store skærme. Faktisk foreslår Rogers, at trykt elektronik i sidste ende kan vise sig at være bedst egnet til store applikationer.

Kovios proces var oprindeligt baseret på forskning af Joseph Jacobson , professor ved MITs Media Lab. (Se Udskriv din næste pc.) Hans mål var til dels at udvikle en udskrivningsproces, der brugte lave temperaturer, der er kompatible med plastiksubstrater, hvilket kunne være nyttigt til at producere nogle typer fleksible skærme. Til dette udviklede han blæk lavet med halvledernanopartikler, der smelter ved lavere temperaturer end bulkformen af ​​halvledermaterialerne. Han var med til at stifte Kovio i 2001, og virksomheden gik næsten øjeblikkeligt i stealth mode, da den udviklede teknologien til kommercielle applikationer. Men i årenes løb har virksomheden på opfordring fra potentielle kunder lagt større vægt på enhedens ydeevne end på lavtemperaturbehandling. De nye metoder bruger højere temperaturbehandling af materialerne efter udskrivning - disse kan stadig arbejde med et fleksibelt substrat, siger Subramanian, men det skal være en metalfolie snarere end plastik.

Afvejningen kom delvist på grund af behovet for at lave RFID-tags, der fungerer med de nuværende radiofrekvensstandarder. Først kunne virksomheden kun printe radioer, der fungerede i kilohertz-området, siger Walter Bonneau , en senior vicepræsident i San Diego-baseret Cubic Corporation , som leverer smart-card-systemer til større transitsystemer. Men RFID-standarder krævede megahertz-enheder, siger han. Skift til højere temperaturer og højere ydeevne enheder gjorde det muligt at nå de nødvendige frekvenser.

Skiftet var med til at overtale Cubic til at underskrive en udviklings- og leveringsaftale med Kovio. (Kovio annoncerede også en sådan aftale med Toppan Former i Japan.) Teknologien kunne være perfekt til at erstatte magnetstribekort, siger Bonneau, som i øjeblikket bruges til engangskort til begrænset brug, med hurtigere og mere pålidelige smartkort. Nuværende kontaktløse smartkort af den type, der bruges af hyppige rejsende på større transitsystemer, kan koste så meget som $5 pr. styk at producere. Men Kovios teknologi kan snart føre til ikke-magnetiske smartkort, der koster en nikkel.

skjule