Chips ultrafinos para electrónica flexible de alto rendimiento.

En los últimos años, con la aparición de dispositivos y circuitos que van desde nanoestructuras hasta películas impresas, la tecnología electrónica flexible ha experimentado un progreso notable.
Al mismo tiempo
La electrónica de alto rendimiento también ha experimentado un aumento, ya que se requieren circuitos integrados flexibles y compactos para obtener un sistema electrónico totalmente flexible.
Lograr circuitos integrados flexibles y compactos como la electrónica CMOS basada en silicio es un desafío ya que el silicio actualmente es muy
Las propiedades son planas, y la fragilidad del silicio dificulta su flexión.
Por esta razón, Chao
Los chips delgados de silicio están despertando interés.
Esta revisión proporciona
Análisis profundo de varios métodos para obtener Super
Chips delgados fabricados a partir de obleas de silicio rígidas.
La investigación exhaustiva que se presenta aquí incluye:
Propiedades de los chips delgados, tales como propiedades eléctricas, térmicas, ópticas y mecánicas, modelado de esfuerzos y técnicas de empaquetado.
Junto con varias aplicaciones emergentes, se analizan los avances básicos en detección, computación, almacenamiento de datos y energía (por ejemplo
Sistema portátil M
Salud, ciudad inteligente, internet de las cosas, etc.
Ellos lo harán posible.
Este artículo está dirigido a lectores que trabajan en el campo de los circuitos integrados de silicio delgado y flexible;
Sin embargo, es probable que cualquier persona que trabaje en el campo de la electrónica flexible tenga un amplio interés en ella.
La electrónica flexible está cambiando la forma en que fabricamos y utilizamos los dispositivos electrónicos.
Muchas de las aplicaciones existentes, como la necesidad de flexibilidad para adaptarse a un sistema de implantes para superficies de tejidos, están impulsando el progreso en el campo, lo que a su vez genera muchas aplicaciones futuras (como mHealth), sistemas portátiles, ciudades inteligentes e Internet de las cosas (IoT).
Algunas iniciativas gubernamentales y de la industria también han contribuido a este progreso, y ahora se estima que para 2028 el mercado de la electrónica flexible alcanzará los 300.000 millones de dólares, frente a los 29.000 millones actuales.
28 mil millones en 2017 para imprimir más de 63 mil millones de dólares en 2023, flexible y orgánico electrónico único. El alto-
Rendimiento comparable al de los semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS) actuales.
La electrónica es fundamental para el crecimiento de la electrónica flexible, ya que varios dispositivos electrónicos actuales y futuros requieren comunicación y procesamiento de datos rápidos.
Por ejemplo, en aplicaciones como las pantallas flexibles interactivas se requiere una corriente de accionamiento elevada y lecturas rápidas.
De manera similar, la comunicación inalámbrica en mHealth o IoT (
Se requiere un parche sensor portátil para la medición continua.
Se requerirá el procesamiento de datos en la banda de alta frecuencia.
Alta frecuencia (0,3–3 GHz).
Una mayor velocidad de comunicación, un mayor ancho de banda y una velocidad de reloj muy alta harán que la computación distribuida eficiente sea posible.
Requisitos de rendimiento inevitables en los objetos de conexión. Este alto-
Los requisitos de rendimiento investigan nuevos materiales, técnicas de fabricación, métodos y técnicas de diseño.
Todo esto afecta al rendimiento del dispositivo.
Por ejemplo, la frecuencia de conmutación del transistor se ve afectada por la movilidad y la longitud del canal.
Si bien la movilidad es una propiedad del material, la longitud del canal depende de la tecnología.
Para demostrar cómo se relacionan los distintos materiales con el rendimiento, comparamos algunos de los materiales utilizados en la electrónica flexible en la tabla.
Esta comparación se realiza en términos de movilidad del portador ().
Longitud del canal ()
Frecuencia de tránsito ()
Y la proporción de transistores que utilizan estos materiales semiconductores como canales de corriente.
Se asumen parámetros fijos del FET, como el ancho del canal y la capacitancia del óxido.
Y la dependencia del voltaje, frecuencia de tránsito como voltaje terminal y umbral (
Es una medida de la velocidad del transistor.
Se reduce a la movilidad y la longitud del canal y se puede escribir como: donde es la constante proporcional generada por las suposiciones anteriores. Normalizando la ecuación ()
En cuanto a la constante de proporcionalidad, la frecuencia de paso normalizada se puede escribir de la siguiente manera: por lo tanto, cuando el dispositivo tiene parámetros similares distintos de la movilidad y la longitud del canal, es proporcional a la movilidad e inversamente proporcional a la longitud del canal.
Coloque los valores de algunos trabajos recientes en la ecuación ().
La comparación en la tabla muestra que los dispositivos de silicio monocristalino con longitud de canal a escala nanométrica tendrán un alto rendimiento, por lo que serán superiores a la mayoría de los demás materiales semiconductores.
Curiosamente, los dispositivos fabricados con materiales altamente líquidos, como el grafeno, los nanotubos de carbono y algunos materiales 2D, son más lentos que los fabricados con silicio.
Obviamente, la longitud del canal o la tecnología del dispositivo desempeñan un papel importante en el rendimiento final del mismo.
Entonces, en lugar de centrarse en lo alto
En el caso de los materiales líquidos, es muy importante una consideración integral tanto desde la ciencia de los materiales como desde la ingeniería.
Con el avance de la tecnología, surgieron dispositivos fabricados con materiales de alta fluidez, como el grafeno y los nanotubos de carbono.
Al final, puede que se ponga al día e incluso que tenga un mejor rendimiento que el silicio monocristalino, pero como la tecnología en cuestión todavía se encuentra en la fase inicial de desarrollo, aún está lejos de ser comercial, algo poco probable en los próximos años.
Teniendo en cuenta estos hechos, el silicio monocristalino parece ser la mejor opción para satisfacer las altas temperaturas actuales.
Requisitos de rendimiento de los sistemas electrónicos flexibles.
Esto también explica por qué otros materiales, como el silicio y los semiconductores compuestos, han despertado un gran interés en los últimos años.
Nanoestructuras como nanofilms, nanobandas y nanocables.
Se han explorado los electrones flexibles a partir de estos materiales.
Teniendo en cuenta los desafíos de alinear la impresión de la nanoestructura, la diferencia de densidad de la nanoestructura impresa y la dificultad de obtener un tamaño muy grande
Escala de circuitos integrados funcionales (CI), el silicio-
La tecnología microelectrónica es una opción obvia.
La tecnología está lista para adquirir dispositivos de tamaño nanométrico y tiene el potencial de aumentar exponencialmente la densidad de dispositivos a miles de millones de dispositivos por mm, lo que convierte a los microchips basados ​​en silicio en la solución para un alto rendimiento instantáneo.
Requisitos de rendimiento para la electrónica flexible.
Para ello, el primer problema que hay que superar es la falta de flexibilidad (
Entonces, consistencia)
Oblea de silicio.
Esto se hace refinando la oblea para