Microchip

Nello stesso laboratorio di ricerca in cui sono nate ethernet, stampante laser e interfaccia utente grafica, gli ingegneri stanno forgiando un modo completamente nuovo di assemblare dispositivi elettronici, una tecnica che potrebbe essere più veloce, più economica e più versatile.

In genere, i chip vengono prodotti in blocco su wafer semiconduttori e quindi tagliati in singole unità e posizionati su schede madri all'interno di computer e altri dispositivi. Ma i ricercatori del PARC, a Palo Alto, in California, immaginano di fare qualcosa di diverso con i wafer: tagliarli in chiplet della larghezza di un capello, mescolarli in un inchiostro e guidare elettrostaticamente i piccoli pezzi nel punto giusto e nell'orientamento su un substrato , da cui un rullo potrebbe prelevarli e stamparli.

Eugenio Chow

A sinistra: uno strumento di incisione laser trita un wafer di silicio in minuscoli chiplet.

A destra: le migliaia di chiplet hanno cariche positive e negative, applicate al wafer tramite film sottili.

I chiplet, ciascuno di 200 micrometri per 300 micrometri, sono posti in un fluido.

Quattro chiplet vengono guidati in posizione su un substrato di vetro utilizzando complessi campi elettrici generati da fili in uno schema a spirale.

Dopo che un rullo ha depositato i quattro chiplet su un substrato di plastica, una stampante li collega insieme.

Quattro chiplet, appena visibili agli angoli e al centro delle linee a sinistra, sono ora collegati da fili stampati in un concetto di prova di produzione. Due elettrodi sono visibili a destra.

Questa storia faceva parte del nostro numero di settembre 2014

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Sebbene ora sia in una fase molto precoce, la tecnologia potrebbe portare a nuovi tipi di dispositivi informatici, come array di immagini ad alta risoluzione realizzati da minuscoli rivelatori ultrasensibili assemblati a milioni. Poiché le stampanti possono depositare materiali su diversi substrati, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per realizzare dispositivi elettronici flessibili ad alte prestazioni, minuscoli sensori addobbati con densi array di sensori diversi o oggetti 3-D con funzioni di calcolo intrecciate, afferma Janos Veres, che gestisce Il team di elettronica stampata di PARC. E l'approccio potrebbe rendere più facile per più persone e piccole aziende progettare e produrre dispositivi informatici personalizzati.

La visione di PARC per la tecnologia inizia con wafer realizzati con metodi convenzionali e progettati per contenere migliaia di minuscoli dispositivi funzionanti. Questi potrebbero includere LED o laser, processori e memoria o sensori basati su dispositivi microelettromeccanici o MEMS. Diventerebbero tutte materie prime per una tavolozza di inchiostri infusi di chip. I sistemi di stampa elettronica esistenti utilizzano generalmente materiali a prestazioni inferiori, ma potenzialmente possiamo utilizzare i chip con le prestazioni più elevate sul mercato, afferma Eugene Chow, un ingegnere elettrico che guida il progetto.

La tecnologia dispone i chiplet in posizione utilizzando campi elettrici controllati da software generati da matrici di fili sotto un substrato di assemblaggio. Come palline che rotolano in buche, i chiplet vanno in posizioni definite dai campi elettrici. I campi stanno cambiando nel tempo e nello spazio in tutti i tipi di modelli fantasiosi che possono essere controllati per consentire un assemblaggio ad alta produttività, afferma Chow.

Per ora, il posizionamento è facilitato da semplici cariche positive e negative aggiunte ai chiplet prima che i wafer vengano tritati. Affinché un sistema di stampa possa gestire diversi tipi di chiplet, PARC prevede di differenziarli con codici a barre basati su addebiti univoci o di creare più fasi di stampa, con un tipo di chiplet impostato a ogni passaggio. Tra anni, se funziona, è una nuova piattaforma in cui mettiamo insieme milioni e miliardi di cose, dice Chow.

Il primo ostacolo è capire come assemblare con precisione i chiplet; finora, PARC è riuscito a posizionarne quattro alla volta e quindi collegarli insieme in un secondo passaggio. Tuttavia, quel risultato è un inizio verso l'accelerazione dell'evoluzione della microelettronica, afferma Veres. Possiamo iterare nuovi circuiti ogni minuto, aprendo migliaia di usi.

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