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Stampa di chip economici
Dopo anni in modalità stealth, un'azienda fondata per commercializzare la tecnologia originariamente sviluppata presso il Media Lab del MIT ha annunciato un nuovo processo per la stampa di transistor per chip di memoria e logici, nonché dispositivi analogici per radio. Poiché la tecnologia utilizza apparecchiature di stampa commerciale come le stampanti a getto d'inchiostro, potrebbe essere un modo economico e semplice per realizzare microchip ad alte prestazioni.
Processori di stampa: Transistor stampati come questo potrebbero portare i microchip negli oggetti di uso quotidiano. Inchiostri diversi vengono utilizzati per varie parti del transistor, che includono i contatti elettrici, la sorgente e il drenaggio (superiore e inferiore) e il gate di controllo.
I primi prodotti realizzati dall'azienda, con sede a Sunnyvale, in California Kovio , saranno probabilmente smart card usa e getta per il trasporto pubblico, che potrebbero essere disponibili entro la fine del prossimo anno. Alla fine, la tecnologia potrebbe aiutare a consentire una serie di applicazioni, compresi i display a parete.
Kovio è una delle numerose aziende che sviluppano alternative ultraeconomiche ai microchip convenzionali sostituendo i metodi fotolitografici convenzionali con tecniche di stampa. Tali processi producono transistor più grandi rispetto ai metodi convenzionali di produzione di chip (un chip stampato potrebbe avere un migliaio di transistor, anziché centinaia di milioni) e probabilmente non competeranno con i microchip utilizzati nell'informatica o nell'elettronica di consumo. Ma poiché l'elettronica stampata è economica da produrre, potrebbe portare all'uso di microchip in una vasta gamma di oggetti comuni, nonché a grandi display che coprono, ad esempio, un'intera parete.
Ciò che distingue Kovio dalla maggior parte delle aziende di elettronica stampata è che utilizza materiali semiconduttori inorganici, come il silicio, piuttosto che materiali organici come i polimeri conduttori. Sebbene costino un po' di più, i transistor inorganici hanno prestazioni da 100 a 1.000 volte migliori rispetto ai transistor organici, afferma Vivek Subramanian , che lavora sull'elettronica organica stampata presso l'Università della California, Berkeley ed è consulente tecnico di Kovio. I materiali organici sono più economici e possono essere più facili da lavorare, ma i materiali inorganici e le tecniche di lavorazione sviluppate da Kovio consentono, ad esempio, di produrre dispositivi radio che commutano a velocità sufficientemente elevate da soddisfare gli attuali standard RFID.
Amir Mashkoori , CEO di Kovio, afferma che l'azienda può stampare memorie e dispositivi logici CMOS ad alta efficienza energetica, nonché circuiti analogici per radio, per realizzare tag RFID che costano meno di un nichelino. Per fare ciò, hanno sviluppato una varietà di inchiostri, inclusi metalli nanocristallini per elettrodi e connessioni tra dispositivi, semiconduttori di silicio drogato e materiali isolanti. Il processo di Kovio utilizza diversi tipi di stampanti commerciali, inclusi i modelli a getto d'inchiostro. La stampa è seguita da un processo di polimerizzazione. Kovio stima che il suo sistema richieda solo il 5% dei materiali e un quarto dell'energia elettrica utilizzata nei processi convenzionali di produzione di chip, con apparecchiature che costano un terzo di più.
Entro cinque anni, il costo di alcune applicazioni potrebbe scendere a un solo centesimo al pezzo, afferma Mashkoori, abbastanza economico da consentire ai negozi di sostituire i codici a barre con i tag RFID. Tali tag potrebbero rendere molto più semplice il monitoraggio dell'inventario. Alla fine, i consumatori potrebbero essere in grado di leggere i tag con i loro telefoni cellulari per confermare che un prodotto è conforme alle loro restrizioni dietetiche o per tenere un conteggio del costo degli articoli nel carrello. Gli articoli potrebbero essere pagati passando davanti a un lettore e accettando gli addebiti.
Le prestazioni più elevate dei dispositivi inorganici potrebbero rivelarsi utili anche per i display a LED organici, afferma John Rogers, professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. Le tecniche di stampa sono efficaci per distribuire i transistor su aree estese, motivo per cui sono utili per realizzare display di grandi dimensioni. In effetti, Rogers suggerisce che l'elettronica stampata potrebbe in definitiva rivelarsi la più adatta per applicazioni su grandi aree.
Il processo di Kovio era originariamente basato sulla ricerca di Joseph Jacobson , professore al Media Lab del MIT. (Vedi Stampa il tuo prossimo PC.) Il suo obiettivo era in parte sviluppare un processo di stampa che utilizzasse basse temperature compatibili con i substrati di plastica, che potesse essere utile per produrre alcuni tipi di display flessibili. Per questo ha sviluppato inchiostri realizzati con nanoparticelle di semiconduttori che fondono a temperature inferiori rispetto alla forma sfusa dei materiali semiconduttori. Ha cofondato Kovio nel 2001 e la società è passata quasi immediatamente in modalità invisibile mentre sviluppava la tecnologia per applicazioni commerciali. Ma nel corso degli anni, su sollecitazione dei potenziali clienti, l'azienda ha attribuito più valore alle prestazioni del dispositivo che all'elaborazione a bassa temperatura. I nuovi metodi utilizzano l'elaborazione a temperatura più elevata dei materiali dopo la stampa: questi possono ancora funzionare con un substrato flessibile, afferma Subramanian, ma deve essere una lamina di metallo, anziché di plastica.
Il compromesso è stato in parte dovuto alla necessità di realizzare tag RFID che funzionino con gli attuali standard di radiofrequenza. All'inizio l'azienda poteva stampare solo radio che funzionavano nella gamma dei kilohertz, afferma Walter Boneau , vicepresidente senior presso la sede di San Diego Corporazione cubica , che fornisce sistemi di smart card per i principali sistemi di transito. Ma gli standard RFID richiedevano dispositivi della gamma di megahertz, dice. Il passaggio a temperature più elevate e dispositivi più performanti ha permesso di raggiungere le frequenze necessarie.
Il passaggio ha aiutato a convincere Cubic a firmare un accordo di sviluppo e fornitura con Kovio. (Kovio ha anche annunciato un tale accordo con Forme Toppan in Giappone.) La tecnologia potrebbe essere perfetta per sostituire le carte a banda magnetica, afferma Bonneau, che sono attualmente utilizzate per i pass usa e getta a uso limitato, con smart card più veloci e affidabili. Le attuali smart card contactless del tipo utilizzato dai viaggiatori frequenti sui principali sistemi di trasporto possono costare fino a $ 5 al pezzo da produrre. Ma la tecnologia di Kovio potrebbe presto portare a smart card non magnetiche che costano un nichelino.