長三角G60雷射聯盟導讀
據悉，比利時魯汶大學的科研人員報道了獨立代工生産用于柔性薄膜電子産品的多項目晶圓的研究。相關研究成果以“Multi-project wafers for flexible thin-film electronics by independent foundries”為題發表在《Nature》上。
柔性大面積電子産品依賴薄膜半導體 (TFT) 制造顯示器、大面積圖像傳感器、微處理器、可穿戴醫療保健貼片、數字微流體等。雖然矽基互補金屬氧化物半導體（CMOS）晶片是在單個晶圓上使用多個晶片制造的，而且多項目晶圓概念可将各種CMOS晶片設計整合到同一晶圓中，但TFT制造目前還缺乏經過充分驗證的通用設計方法。這增加了制造基于TFT的柔性電子産品的成本和複雜性，減緩了它們與更成熟應用的整合速度，并限制了代工廠可實作的設計複雜性。文中，科研人員展示了一種穩定、高産的TFT平台，用于無晶圓廠制造兩種主流TFT技術：基于晶圓的非晶铟镓鋅氧化物和基于面闆的低溫多晶矽，這是适用于柔性基闆的兩種關鍵TFT技術。科研人員在這兩種技術中都設計了标志性的6502微處理器，作為展示和擴充多項目晶圓方法的用例。作為矽CMOS技術的類比，啟用TFT代工模式可以加速基于這些器件的應用和技術的增長和發展。
圖 1：TFT的多項目晶圓方法。
圖 2：逆變器和環形振蕩器特性分析。
圖 3：為IGZO和LTPS技術實施的數字流程示意圖。
圖 4：Flex 6502 晶片和特性分析。
科研人員已經展示了柔性TFT技術的多項目晶圓概念，使無晶圓設計公司和研究機構能夠開始嘗試将這些新興技術用于各種應用。自20世紀80年代末至今，多項目晶圓概念對矽 CMOS晶片行業的發展起到了重要作用，矽晶片在我們的日常生活中扮演着重要角色。同樣，目前主要用于許多顯示器和成像儀的商用TFT也可應用于各種領域，如物聯網、可穿戴醫療保健、電子皮膚、智能機器人、片上實驗室等。為了證明這一概念，本研究采用兩種不同的柔性薄膜半導體技術設計了标志性的6502微處理器，即基于200毫米晶圓的0.8微米IGZO 技術節點和基于GEN-3.5 620毫米×750毫米平闆的3微米LTPS技術。
這些結果表明，柔性基闆上的半導體技術不僅适用于傳統的顯示器和成像儀消費産品，還可應用于更廣泛的領域。柔性薄膜半導體技術多項目晶圓概念的引入，再加上兩款6502晶片規格的展示，有望為這些技術的研究和開發鋪平道路，開創一個前所未有的未知應用時代。
論文連結：
Çeliker, H., Dehaene, W. & Myny, K. Multi-project wafers for flexible thin-film electronics by independent foundries. Nature 629, 335–340 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07306-2
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