211service.com
Goedkope chips afdrukken
Na jaren in stealth-modus te hebben gewerkt, heeft een bedrijf dat is opgericht om technologie te commercialiseren die oorspronkelijk is ontwikkeld bij MIT's Media Lab, een nieuw proces aangekondigd voor het printen van transistors voor geheugen en logische chips, evenals analoge apparaten voor radio. Aangezien de technologie gebruikmaakt van commerciële printapparatuur zoals inkjetprinters, zou het een goedkope en gemakkelijke manier kunnen zijn om hoogwaardige microchips te maken.
Printprocessors: Geprinte transistors zoals deze zouden microchips in alledaagse voorwerpen kunnen brengen. Verschillende inkten worden gebruikt voor verschillende delen van de transistor, waaronder de elektrische contacten, de source en drain (boven en onder) en de besturingspoort.
De eerste producten gemaakt door het bedrijf, Sunnyvale, CA-gebaseerd Kovio , zullen waarschijnlijk wegwerp-smartcards voor het openbaar vervoer zijn, die eind volgend jaar beschikbaar zouden kunnen zijn. Uiteindelijk zou de technologie kunnen helpen bij het mogelijk maken van een reeks toepassingen, waaronder displays op wandformaat.
Kovio is een van een aantal bedrijven die ultragoedkope alternatieven voor conventionele microchips ontwikkelen door conventionele fotolithografische methoden te vervangen door printtechnieken. Dergelijke processen produceren grotere transistors dan conventionele methoden voor het maken van chips - een geprinte chip kan duizend transistors bevatten in plaats van honderden miljoenen - en zal waarschijnlijk niet concurreren met de microchips die worden gebruikt in computers of consumentenelektronica. Maar omdat gedrukte elektronica goedkoop te maken is, kunnen ze leiden tot het gebruik van microchips in een groot aantal veelvoorkomende objecten, maar ook tot grote displays die bijvoorbeeld een hele muur beslaan.
Wat Kovio onderscheidt van de meeste gedrukte elektronicabedrijven, is dat het anorganische halfgeleidende materialen gebruikt, zoals silicium, in plaats van organische materialen zoals geleidende polymeren. Hoewel ze iets meer kosten, presteren de anorganische transistors 100 tot 1000 keer beter dan organische transistors, zegt Vivek Subramanian , die werkt aan gedrukte organische elektronica aan de University of California, Berkeley en technisch adviseur is voor Kovio. Organische materialen zijn goedkoper en kunnen gemakkelijker worden verwerkt, maar anorganische materialen en de verwerkingstechnieken die Kovio heeft ontwikkeld, maken het bijvoorbeeld mogelijk om radioapparaten te produceren die snel genoeg schakelen om aan de huidige RFID-normen te voldoen.
Amir Mashkoori , Kovio's CEO, zegt dat het bedrijf geheugen en energiezuinige CMOS-logica-apparaten kan printen, evenals analoge circuits voor radio's, om RFID-tags te maken die minder dan een nikkel kosten. Om dit te doen, hebben ze een verscheidenheid aan inkten ontwikkeld, waaronder nanokristallijne metalen voor elektroden en verbindingen tussen apparaten, gedoteerde siliciumhalfgeleiders en isolatiematerialen. Het proces van Kovio maakt gebruik van verschillende soorten commerciële printers, waaronder inkjetmodellen. Het bedrukken wordt gevolgd door een uithardingsproces. Kovio schat dat zijn systeem slechts 5 procent van de materialen en een kwart van de elektrische stroom nodig heeft die wordt gebruikt in conventionele processen voor het maken van chips, met apparatuur die een derde zo veel kost.
Binnen vijf jaar zouden de kosten voor sommige toepassingen kunnen dalen tot slechts een cent per stuk, zegt Mashkoori - goedkoop genoeg voor winkels om streepjescodes te vervangen door RFID-tags. Dergelijke tags kunnen het bijhouden van de voorraad veel eenvoudiger maken. Uiteindelijk kunnen consumenten de tags met hun mobiele telefoon lezen om te bevestigen dat een product voldoet aan hun dieetbeperkingen of om de kosten van artikelen in hun winkelmandje bij te houden. Items konden worden betaald door langs een lezer te lopen en de kosten te accepteren.
De hogere prestaties van anorganische apparaten kunnen ook nuttig zijn voor organische LED-schermen, zegt John Rogers, hoogleraar materiaalkunde en techniek aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign. Printtechnieken zijn effectief bij het verdelen van transistors over grote oppervlakken, daarom zijn ze goed voor het maken van grote displays. Rogers suggereert inderdaad dat gedrukte elektronica uiteindelijk het meest geschikt kan zijn voor toepassingen met een groot oppervlak.
Het proces van Kovio was oorspronkelijk gebaseerd op onderzoek van Joseph Jacobson , een professor aan het Media Lab van MIT. (Zie Print Your Next PC .) Zijn doel was gedeeltelijk om een printproces te ontwikkelen dat gebruik maakte van lage temperaturen die compatibel zijn met plastic substraten, wat nuttig zou kunnen zijn voor het produceren van sommige soorten flexibele displays. Hiervoor ontwikkelde hij inkten gemaakt met halfgeleider nanodeeltjes die smelten bij lagere temperaturen dan de bulkvorm van de halfgeleidermaterialen. Hij was medeoprichter van Kovio in 2001, en het bedrijf ging bijna onmiddellijk in stealth-modus toen het de technologie voor commerciële toepassingen ontwikkelde. Maar in de loop der jaren heeft het bedrijf, op aandringen van potentiële klanten, meer waarde gehecht aan apparaatprestaties dan aan verwerking bij lage temperaturen. De nieuwe methoden maken gebruik van een hogere temperatuurverwerking van de materialen na het printen - deze kunnen nog steeds werken met een flexibel substraat, zegt Subramanian, maar het moet een metaalfolie zijn in plaats van plastic.
De afweging kwam deels vanwege de noodzaak om RFID-tags te maken die werken met de huidige radiofrequentiestandaarden. In het begin kon het bedrijf alleen radio's printen die in het kilohertz-bereik werkten, zegt Walter Bonneau , een senior vice-president in San Diego, Kubieke Corporation , die smartcardsystemen levert voor grote transitsystemen. Maar RFID-normen vereisten apparaten met een megahertz-bereik, zegt hij. Door over te schakelen naar hogere temperaturen en beter presterende apparaten konden de benodigde frequenties worden bereikt.
De overstap hielp Cubic over te halen een ontwikkelings- en leveringsovereenkomst met Kovio te ondertekenen. (Kovio kondigde ook een dergelijke overeenkomst aan met Toppan-formulieren in Japan.) De technologie zou perfect kunnen zijn voor het vervangen van magneetstripkaarten, zegt Bonneau, die momenteel worden gebruikt voor wegwerppassen voor beperkt gebruik, door snellere, betrouwbaardere smartcards. De huidige contactloze smartcards van het type dat door frequente reizigers op grote transitsystemen wordt gebruikt, kost maar liefst $ 5 per stuk om te produceren. Maar de technologie van Kovio zou binnenkort kunnen leiden tot niet-magnetische smartcards die een stuiver kosten.