我们大多数人都是在一个电路嵌在沙子里的世界里长大的。但你们中一些更敏感的人可能会对你们在研究这些芯片是如何制造时所学到的东西感到沮丧。它们含有…杂质!有毒的人造成分，比如砒霜!如果大自然母亲想让我们用砷毒害我们自己和我们的电路，她会把它放在土壤里!这些芯片在手机里，而我们的孩子我们的孩子!- - - - - -把这些电话贴在他们娇嫩的耳朵上!如果每次她们喃喃地说“我爱你，妈妈!”的时候，砷就会渗出并流入她们无辜的小血管呢?仅仅因为没有研究表明这是一个问题——好吧，这只是证明了一个掩盖。再说了，你对孩子再小心也不为过，对吧?
所以，为了寻找一种更可持续的电路制造方式，你找到了大公司不感兴趣的替代方案。手工制作的小型芯片，只使用当地最新鲜的原料手工组装而成。当然，一定有人找到了这样做的方法。而且，经过长时间的探索，在当地所有的麦草汁酒吧，与所有苍白，瘦弱的狂欢者一起挤肉，几乎在seitat -doori昏倒Café，看，你找到了:有机半导体!
在和你的朋友们手牵着手，高兴地绕着五月柱跳舞之后，你看得更远，你的自由放养冠掉了下来:有机半导体是其中最糟糕的:它们是由OIL制成的!!!!他们怎么可能获得认证?显然，大企业买通了理应保护地球遗产的官员。而且，更糟糕的是动机:创造廉价、灵活、一次性电子产品的能力!像RFID标签这样的东西可以用来跟踪你的一举一动!
现在，我想我不太喜欢把所有东西都变成一次性的，我当然也不赞同“隐私已经死了，克服它”的哲学。但简单、廉价、可打印电路的出现，预示着硅无法实现的新应用。也许有些甚至是狂热的地球拥抱者会喜欢的。
ISSCC有一个关于有机物的会议，有四篇论文。他们中的每一个都说明了有机半导体开发人员面临的一个或另一个独特的问题。因此，我们将用它们来帮助阐明正在发生的事情——包括这项技术的前景和局限性。下面的摘要省略了许多细节;事情没有看上去那么简单。你可以在ISSCC的正式会议中找到完整的报告。
但在我们开始之前，对于这些有机薄膜晶体管(OTFTs)，您应该抛弃一些假设。例如，在大多数情况下，有机物只具有p型半导体。性能比你期望的要慢得多。通常我们谈论的是非常不同的电压:几十伏，而不是我们习惯的5v(或- 2v)范围。尺寸单位是微米。有时是数百个。
另一方面，作为交换，我们获得的可能性是能够简单地在卷对卷系统上打印电路，并以有趣的方式折叠电路，从而允许刚性技术不可能实现的形状因素。你必须释放一下想象力，才能完全理解这个不同的世界。
一个处理器
第一篇论文由来自IMEC、Polymer Vision、TNO Science and Industry和KHLim的Kris Myny等人撰写，以有机技术为基础的微处理器为特色。有趣的是，构建一个简单的8位4000晶体管处理器将是突破性的。虽然以前也有过有机处理器，但显然这是第一个直接打印到柔性基板上的处理器:它的前身是在刚性基板上进行高温处理，然后转移到柔性基板上。
因为只有一个p型晶体管，所以它既用于逆变器对中的负载晶体管，也用于驱动晶体管。但这项技术只允许一个VT．为了解决这个问题，他们采用了最初用于像素显示的后门思想，并将其用于调制VT根据需要。他们只使用NAND门和逆变器;栅极延迟被模拟为200 μ s量级。变焦。
另一个缺失的组件是非易失性存储单元。没有可重写的程序存储。相反，他们开发了一个包含程序数据的单独的柔性箔片;它就像一个程序ROM。他们可以将箔片与处理器配对来“加载”程序。每个不同的程序都有自己的程序箔。处理器和程序箔都折叠了几次，以减少它们所占用的空间。
处理器最终在10到20 V的电源电压下运行;后门电压范围在45 ~ 65 V之间。指令吞吐量呢?每秒最多6条指令。可能短期内不会被用于沃森。现在，这些材料并不是为了与硅材料竞争，所以对它置之不理是不公平的:这是早期的工作，他们会寻找具有更好移动性的替代材料。非晶金属氧化物被认为是一种候选材料。
D/A转换器
来自斯图加特大学微电子研究所和马克斯普朗克固体研究所的Tarek Zaki等人发表了一篇描述打印在玻璃上的D/ a转换器的论文。他们将DAC的三种基本类型描述为电阻式、电容式和电流转向式。第一个涉及电阻梯子，第二个或多或少类似(如果你不负责细节)使用电容器。但是他们说，最好的速度和尺寸可以通过电流导向dac来实现。
在其最基本的形式中，电流导向DAC本质上是一组电流源，可以通过电阻切换为流动(或不流动)。开关由所显示的数字值控制:数字值越高，开关关闭的越多，因此通过电阻的电流就越多，模拟值也相应上升。从差分版本中可以发现更好的特性，其中电流通过一个电阻或另一个电阻，并测量两个电阻之间的电压差。为了避免故障，温度计的编码需要用于数字价值。
这里唯一的问题是，这种设计需要良好的匹配，而有机物通常不能指望这一点。其中一个原因是有机物的典型处理步骤:使用阴影掩模。
硅只使用光刻:材料均匀沉积，掩膜和曝光，然后选择性蚀刻。但这并不适用于所有的有机物质。在必要的地方，面具被用作模板，沉积的材料被喷洒穿过面具，阴影由模板覆盖的部分留下。有不同种类的口罩材料;许多是灵活的，有些实际上会粘在基材上，然后被剥离。
这些面具的问题是，它们没有留下一个非常明确的边界。边缘可能是粗糙的，如果掩模实际上不在基板上，材料可能会削弱边缘。这在很大程度上导致了糟糕的匹配，因为在相似的设备之间没有可以复制的系统行为。
该团队使用了硅模板掩模，它显示出更好的清晰度和可重复性，并提供了所需的匹配特征。根据输出电压的波动，采样率可达100 kS/s。
DRAM单元
我们认为记忆是理所当然的，对于工作记忆，SRAM单元是典型的。但在有机形式中，由于没有n型器件，静态功耗可能很大。另一方面，可以构建没有静态电流的DRAM单元。问题是栅极电容相对较低，将存储时间限制在100µs以下。
来自明尼苏达大学(University of Minnesota)和Optomec的张伟(Wei Zhang)等人发表了一篇论文，将“离子凝胶门控”OTFTs用于8×8 DRAM。这些晶体管的输入门电容大约是65纳米硅CMOS晶体管的70倍。他们看到的最坏情况下的细胞的保留时间为30秒，而72%的细胞的保留时间超过了一分钟。这意味着需要非常不频繁的刷新，以保持低功耗。他们实现了50赫兹的工作频率。
互补金属氧化物半导体
说有机物只有p型半导体是不太公平的:显然有n型半导体，但它们还不适合打印。这就是有机物吸引人的地方:你可以使用廉价的技术进行打印，甚至是简单的喷墨。所以这就是阻碍n类型的因素。
来自CEA-LITEN和ST Microelectronics的Anis Daami等人不仅演示了n型材料的使用，而且将其配置为CMOS逻辑，在整个过程中使用打印。
他们做了典型的芯片测试，使用单个晶体管、数字单元(包括逆变器和环形振荡器)和模拟单元(包括电流反射镜、差分对和级联代码)。p型和n型晶体管的I/V特性匹配良好，但p型迁移率更高。
他们的环形振荡器在40v时的70hz和20v时的16hz之间运行。当被问及为什么没有使用更高迁移率的PMOS时，解释说这个项目依赖于非晶态材料。他们可以用多晶材料制作更好的PMOS电池，但目前还没有已知的NMOS器件。
这项工作旨在形成新的完全互补的设计的基础，这是硅人认为理所当然的事情。
