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(noticias nanowerk) La producción en masa de chips de silicio convencionales se basa en un modelo de negocio exitoso con grandes “fábricas de semiconductores” o “fundiciones”. Nuevos estudios de KU Leuven e imec muestran que este modelo de «fundición» también se puede aplicar al campo de la electrónica flexible de película delgada. Adoptar este enfoque proporcionaría un gran impulso a la innovación en este ámbito.
Los resultados fueron publicados en Naturaleza (“Obleas multiproyecto para electrónica flexible de película delgada realizadas por fundiciones independientes”).
![Tres microprocesadores 6502](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/id65098_1.jpg)
Los semiconductores de silicio se han convertido en el “petróleo” de la era de las computadoras, como lo puso de relieve recientemente la crisis de escasez de chips. Sin embargo, una desventaja de los chips de silicio tradicionales es que no son mecánicamente flexibles. Por otro lado, está el ámbito de la electrónica flexible, impulsado por una tecnología de semiconductores alternativa: el transistor de película fina, o TFT para abreviar. Las aplicaciones en las que se pueden utilizar los TFT son numerosas: desde parches de salud portátiles y neurosondas hasta microfluidos digitales e interfaces robóticas, pantallas flexibles y electrónica de Internet de las cosas (IoT).
La tecnología TFT se ha desarrollado bien, pero a diferencia de la tecnología de semiconductores tradicional, el potencial de uso en diversas aplicaciones aún está en gran medida sin explotar. De hecho, actualmente los TFT se producen principalmente en masa para integrarlos en las pantallas de teléfonos inteligentes, portátiles y televisores inteligentes, donde se utilizan para controlar los píxeles individualmente. Esto limita la libertad de los diseñadores de chips que sueñan con utilizar TFT en microchips flexibles y desarrollar aplicaciones innovadoras basadas en TFT.
«Esta área puede beneficiarse enormemente de un modelo de negocio de fundición similar al de la industria de chips convencional», afirma Kris Myny, profesor del departamento de «Tecnologías emergentes, sistemas y seguridad» de la KU Leuven en Diepenbeek y profesor visitante en imec.
Modelo de negocio de fundición
El corazón del mercado mundial de microchips es el llamado modelo de fundición. En este modelo de negocio, las grandes “fábricas de semiconductores” o “fundiciones” (como TSMC de Taiwán) se centran en la producción en masa de chips sobre obleas de silicio. Luego, los clientes de las fundiciones (las empresas que diseñan y encargan los chips) los utilizan para integrarlos en aplicaciones específicas. Gracias a este modelo de negocio, estas últimas empresas tienen acceso a una compleja fabricación de semiconductores para desarrollar los chips necesarios.
El grupo de Myny ha demostrado ahora que este modelo de negocio también se puede implementar en el ámbito de la electrónica de capa fina. Diseñaron un microprocesador especial basado en TFT, lo fabricaron en dos fundiciones y luego lo probaron con éxito en su laboratorio. El mismo chip se produjo en dos versiones basadas en dos tecnologías TFT independientes (con diferentes sustratos), ambas de uso generalizado.
Enfoque multiproyecto
El microprocesador que construyeron Myny y sus colegas es el legendario MOS 6502. Hoy este chip es una “pieza de museo”, pero en los años 70 fue el controlador de las primeras computadoras Apple, Commodore y Nintendo. El grupo desarrolló el chip 6502 en una oblea (utilizando óxido amorfo de indio, galio y zinc) y en una placa (utilizando silicio policristalino de baja temperatura). En ambos casos, los chips se fabricaron sobre el sustrato junto con otros chips o «proyectos». Este enfoque de “proyecto múltiple” permite a las fundiciones producir diferentes chips en sustratos individuales según sea necesario.
El chip fabricado por el grupo de Myny tiene menos de 30 micrómetros de espesor, menos que un cabello humano. Esto lo hace ideal para aplicaciones médicas como, por ejemplo, apósitos portátiles. Estos dispositivos portátiles ultrafinos se pueden utilizar para crear electrocardiogramas o electromiogramas para examinar el estado del corazón y los músculos, respectivamente. Se sentirían como una pegatina, mientras que los parches con un chip de silicona siempre se sienten nudosos.
Aunque el rendimiento del microprocesador 6502 no es comparable al de los modernos, esta investigación muestra que también se pueden diseñar y producir chips flexibles en un enfoque de múltiples proyectos, de forma análoga a la forma en que se hace en la industria de chips tradicional. Myny concluye: «No competiremos con chips basados en silicio, queremos estimular y acelerar la innovación basada en electrónica flexible de película delgada».
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