我们大多数人已经长大了的世界,电路是嵌入在沙子。但你们中的一些人更敏感的类型可能是因你学到了什么在研究这些芯片。他们是掺有杂质…!有毒的人工材料像砷!如果大自然要我们与砷毒害我们自己和我们的电路,她会把它在土壤中!这些芯片是手机,和我们的孩子我们的孩子!- - - - - -是把这些手机自己精致的耳朵!如果砷浸出和追逐到无辜的小静脉每次低语“我爱你,妈妈!”?只是因为没有研究表明,这是一个问题,就是证明掩盖事实。此外,你和你的宝贝太不小心,现在,你能吗?
所以,寻找一个更可持续的方式使电路,你寻找替代品,大公司不感兴趣。小规模,工匠芯片,手工组装只使用最新鲜的当地成分。当然一定是有人发现了一种方法来做到这一点。经过长时间的探索,询问当地小麦草果汁酒吧,紧迫的肉体的广域网,瘦弱的狂欢者Seitan-doori咖啡馆几乎昏倒了,瞧,你发现它:有机半导体!
牵手之后和你的朋友在五朔节花柱跳舞快乐,你进一步看,和你的自由放养的峰值下跌:有机半导体是最糟糕的:他们的石油! ! ! !他们怎么可能得到认证? ?显然大公司收买官员,应该保护地球的遗产。动机,更糟糕的是:能够创建廉价、灵活,信口开河的电子产品!比如RFID标签可以用来跟踪你的一举一动!
现在…我想我不多做一次性的一切,我当然不订阅“隐私死了,克服它”哲学。但简单的出现,便宜,可打印电路表明硅的新应用程序是不切实际的。甚至一些热心的earth-hugger可以爱。
globalfoundries对有机物有会话,有四篇论文。每一个都是说明一个或另一个开发人员所面临的独特问题的有机半导体。所以我们会使用它们来帮助说明发生了什么——承诺和这项技术的局限性。下面总结中忽略了许多细节;不像看起来那么简单。你可以找到完整的官方报道globalfoundries程序。
但是在我们之前,有一些假设你应该抛弃这些有机薄膜晶体管(OTFTs)。例如,在大多数情况下,有机物特性只有p型半导体。性能是非常缓慢相比,你可能期望什么。通常我们谈论的非常不同的电压:数万伏,而不是sub-5-V(或2 v)我们使用范围。和尺寸在微米。有时数百人。
另一方面,我们得到的可能性交换的能力只是打印电路精密卷绕对位系统和折叠电路以有趣的方式,让形式因素不可能严格的技术。你必须释放你的想象力一点完全理解这个不同的世界。
一个处理器
克丽丝Myny et al,第一篇论文从IMEC聚合物愿景,TNO科学和工业和KHLim,特色微处理器建立在有机技术。有趣的认为构建一个简单的8位4000 -晶体管处理器将是突破性的。虽然有机处理器已建成之前,显然这是第一个直接印刷在柔性衬底上:它的祖先是高温处理刚性衬底上,然后被转移到柔性衬底上。
因为只有一个p型晶体管,它用于加载和驱动晶体管逆变器的一对。但这种技术只允许一个VT。为了解决这个问题,他们把一个后门的想法最初用于像素显示和适应它而不是调节VT根据需要。他们只用NAND盖茨和变换器;门延迟的模拟是200µs。变焦。
另一个缺少组件是一种非易失性存储单元。没有可重写光盘程序商店。相反,他们开发了一个单独的灵活的衬托,包含了项目数据;它作为一个程序罗。他们可以交配的箔处理器“负载”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几次来减少他们的空间。
与电源电压处理器最终操作10至20 V;后门电压范围在45和65 V之间。和指令吞吐量?6指令每秒。沃森可能不会被用于任何时间很快。现在,这些不是为了与硅,所以这是不公平的刷它:这是早期的工作,他们会考虑替代性材料有更好的流动性。非晶态金属氧化物被提到作为一个候选人。
D / A转换器
Tarek扎基等,从微电子研究所斯图加特,斯图加特大学和马克斯·普朗克固体研究所发表了一篇论文描述了D / a转换器印在玻璃上。他们描述了三个基本DAC类型电阻,电容,current-steering。第一个涉及电阻器梯子,第二个是或多或少类似的(如果你不负责细节)使用电容器。但他们说最好的速度和大小与后者可以实现:current-steering dac。
在其最基本的形式,current-steering DAC本质上是一组电流源,可以转而通过电阻流(或没有)。开关控制的数字值呈现:数字数越高,越开关关闭,所以经常被引导通过电阻,与模拟值相应增加。从微分版本更好的特点可以发现,当前经过一个电阻,和两者之间的电压差来衡量。为了避免故障,温度计的编码需要使用数字值。
唯一的问题是这种设计需要良好的匹配,你通常不能指望与有机物。其中一个原因是一个处理步骤典型有机物:影子面具的使用。
使用光刻独家:硅材料是均匀沉积,蒙面,暴露,然后选择性地蚀刻。这并不适用于所有的有机材料。在必要的地方,面具被用作模板,并通过面具,沉积材料喷与留下的阴影部分覆盖的模板。有不同种类的屏蔽材料;许多是灵活的,有些坚持衬底和剥落。
这些面具的问题是,他们不离开一个非常明确的边界。可以粗略的边缘,如果衬底上的面具并不是,材料可以削弱边缘。这很大程度上有助于穷人匹配因为没有系统的行为将被复制类似设备之间。
这支球队而不是使用硅模板面具,显示更好的定义和可重复性,需要提供匹配的特征。根据输出电压摆幅,样本率高达100 k / s。
DRAM单元
我们认为记忆是理所当然的,对于工作记忆,SRAM细胞是典型。但在有机形式,因为没有n型设备,可以大量的静态功耗。另一方面,可以构造DRAM单元没有静态电流。问题一直是栅电容相对较低,限制了不到100µs存储时间。
魏Zhang et al,来自明尼苏达大学和Optomec,发表了一篇论文,使用“ion-gel封闭”OTFTs 8×8 DRAM。这些晶体管具有一个输入栅极电容的大约70倍在65 nm硅CMOS晶体管使用。最坏的细胞,他们看到了保留时间30秒,而72%的细胞持续超过一分钟。这意味着一个非常罕见的刷新是必要的,保持低功率。他们取得了50赫兹的频率工作。
互补金属氧化物半导体
这不是很公平地说,有机物只有p型半导体:显然有n型,但他们没有适合印刷。这就是对有机物的吸引力:你甚至可以打印使用廉价的技术,简单的喷墨。这是阻碍n型。
茴香酒Daami et al,从CEA-LITEN和圣微电子,不仅证明了n型材料的使用,但配置CMOS逻辑中使用印刷的过程。
他们你的典型测试芯片,与单个晶体管、数码电池,包括逆变器和环形振荡器,和模拟细胞,包括当前的镜子,diff双,共源共栅。的I / V特征p - n型晶体管配合的非常好,尽管p型流动性高。
他们的环形振荡器跑在70赫兹之间40 V和16赫兹在20 V。当被问及为什么higher-mobility PMOS不使用,这是解释说,这个项目依赖于非晶态材料。他们可以做一个更好的PMOS细胞poly-crystalline材料,但是没有已知的NMOS器件。
这项工作的目的是形成新的fully-complementary设计的基础,硅的人认为理所当然的东西。
