美國創(chuàng)新型3D打印芯片可容納7000倍存儲器

　　隨著日常生活用品越來越多地嵌入可互連、通信和傳遞信息的技術(shù)，科學(xué)家正面臨挑戰(zhàn)，需要找到更好的方法使這些物品變得更加 “靈巧”和互連。美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)和美國半導(dǎo)體公司通過結(jié)合美國硅制造業(yè)在嚴(yán)格電子產(chǎn)品領(lǐng)域的專業(yè)知識和在高性能電子3D打印領(lǐng)域的創(chuàng)新進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了全新的柔性聚合物上硅(Silicon-on- polymer)。

　　近日，AFRL和美國半導(dǎo)體公司合作研發(fā)的全球首個(gè)柔性系統(tǒng)級芯片(SoC)獲得2017 IDTechEx Show可穿戴技術(shù)組“最佳新材料或器件研發(fā)獎(jiǎng)”，表彰其作為可穿戴器件使能技術(shù)的一個(gè)重要進(jìn)展。對于獲獎(jiǎng)，AFRL材料和制造司令部研究科學(xué)家Dan Berrigan博士說：“能夠被認(rèn)可為全球最佳之一，有力地證明了軍民合作在滿足空軍需求方面的優(yōu)勢。”

　　Berrigan表示，此次技術(shù)進(jìn)展的獨(dú)特之處并不僅僅是新芯片的柔性，而是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)帶有存儲器的微控制器，能夠控制系統(tǒng)和收集數(shù)據(jù)以滿足未來使用。這是有史以來最復(fù)雜的柔性集成電路，它的存儲能力是其它任一商用柔性器件的7000倍。

　　不再是過去那種大體積芯片，新的微控制器變得柔性和靈活，這使得其能夠集成到更多系統(tǒng)上，如用于水合作用和疲勞監(jiān)控的可穿戴器件，以及用于受傷士兵或老人的軟性機(jī)器人中。Berrigan指出，“這有助于將可穿戴傳感器帶入‘物聯(lián)網(wǎng)’。現(xiàn)在你能夠監(jiān)控類似水合作用等級、溫度、手臂彎曲的壓力等。它能夠?qū)σ粋€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行開和關(guān)，還能從傳感器中收集數(shù)據(jù)并保存在存儲器中。我們能夠?qū)⑵淅p繞在一個(gè)燃料囊傳感器上來檢測泄露情況，使用其監(jiān)測彈藥庫存，甚至通過溫度感知來增強(qiáng)冷鏈監(jiān)管。增強(qiáng)物流只是滿足空軍需求的多種方式之一。”

　　Berrigan表示，“通常硅基集成電路都是脆的，如果用于惡劣環(huán)境，需要通過封裝進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)我們尋求將這些器件放入一個(gè)柔性的封裝中，將能夠?qū)崿F(xiàn)惡劣環(huán)境下的正常工作。通過與美國半導(dǎo)體的合作，我們可對硅集成電路進(jìn)行減薄直至其變得柔軟，但仍能維持電路功能，這使我們能夠?qū)⑽⒖刂破鞣胖迷谖覀円郧盁o法放置的地方。”

　　新型微控制器的另一好處是正幫助美國硅制造業(yè)發(fā)展以滿足未來需求。Berrigan補(bǔ)充道，“當(dāng)前歐洲的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)正聚焦于打印所有這些器件類型，而我們正幫助美國硅制造團(tuán)體轉(zhuǎn)變其柔性能力，并以低成本與3D打印集成電路進(jìn)行集成，這是美國制造的獨(dú)特能力。”

　　在研發(fā)這些器件為期一年的工作中，受到了國防部“快速反應(yīng)技術(shù)辦公室”的部分資金支持，該辦公室支持新型技術(shù)展示來加速解決方案的轉(zhuǎn)化，滿足現(xiàn)有和未來士兵需求。