探秘柔性電子－可以彎曲和伸展的高性能IC
在電子領域中，剛性和平直是普遍現(xiàn)象，但在現(xiàn)實世界中卻非如此。
在許多應用場合，如果電子產(chǎn)品能適應曲線型表面或在使用時能夠彎曲，那么它們將大有用處，特別是在傳感檢測領域。檢測器陣列可以環(huán)繞心臟排放，隨著每次心跳進行伸展；人造外殼可以在機翼四周伸展，用于在飛行過程中傳遞詳細的局部信息；人造視網(wǎng)膜可以安裝在眼球后面的彎曲空間內，如同它所代替的生物傳感器一樣。然而至今為止，柔性技術還缺乏使這些應用成為可能所需要的足夠的性能、可制造性以及柔韌性。
不過伊利諾大學香檳分校(UIUC)展示的一種新技術或許能填補這個空白。一旦工程師從剛性和平直的思維框架中跳離出來，這一領域無疑會被發(fā)揚光大。UIUC設計的新電路具有長而薄的互連走線，采用標準半導體(硅、砷化鎵等)和傳統(tǒng)技術制造，然后被轉移到一個充分伸展的彈性薄片上。一旦薄片恢復到原本的形狀，那些薄到彎曲也不會斷裂的互連線就會在拉緊狀態(tài)下出現(xiàn)彎曲。如果設計合理的話，它們在被壓縮時進一步彎曲，在展開時變平。因此，彈性電路結構可以用或多或少的普通電子器件創(chuàng)建。
另外，彈性結構可以用來構成三維形狀的電子器件，并且這些器件可以被轉移到剛性襯底上。這也是UIUC團隊開發(fā)出第一個半球狀硅相機的方法。
無論目標是柔性還是外形，上述方法具有可以利用傳統(tǒng)微蝕刻和半導體工藝的優(yōu)勢。主持UIUC研究工作的John Rogers，還組建了一家名為Semprius的公司來推進該技術的商用化。Rogers表示：“最重要的優(yōu)勢在于我們使用已知且確定的材料和工藝技術，所取得的電路性能達到了同類設計的晶圓系統(tǒng)水平，而可伸展性達到了橡皮圈的水準(高達100%的張力，甚至更高)。另外一個相關的優(yōu)勢是我們能充分利用所有已有的電子知識和制造裝備�！�
獨立咨詢顧問、前DARPA項目經(jīng)理、摩托羅拉資深技術專家Bob Reuss也認為，該技術無論如何都會找到一條出路�！盀榱藢崿F(xiàn)至少具有中檔功能的保角和/或柔性電子器件，我相信這種技術極具價值。它的成功意味著將開辟出一個新的市場領域�！彼硎�。
另外，他補充道：“彈性S(ElasticS)在我看來是‘超越摩爾的一個實例。它沒有出現(xiàn)在國際半導體技術藍圖中，也許永遠都不會。但是，它卻是用來更高效地使用針對計算機與通信以外應用的IC技術、或者實際替代成本和尺寸不具競爭力的現(xiàn)有IC基礎設施的眾多技術之一。"
彈性，但并非塑膠
創(chuàng)建柔性電子產(chǎn)品的最常用方法是將電路直接印刷到基于碳的塑膠上。這種技術的一個目標應用是目前正在商用化實現(xiàn)過程中的電子報紙。雖然這種技術正在逐漸成熟，但它卻存在與生俱來的問題：該技術采用的有機材料的電子性能要比半導體差得多。更糟的是，這些材料的開發(fā)并非來自電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中所產(chǎn)生的免費副產(chǎn)品。最后，雖然這些材料是柔性的，但它們沒有彈性：它們能彎曲，但不能伸展。
另外一種方法是制造傳統(tǒng)芯片，然后削薄晶圓，使它們重量變輕，硬度變軟。但是這種方法仍然缺乏伸展性，甚至彎曲能力也都受到了限制。還有一種方法是將小芯片粘附在彈性表面，事后再用一些導線將其連接起來。雖然這種方法兼具高性能和機械柔韌性，但其中涉及到許多非傳統(tǒng)(因此比較昂貴)的制造步驟。
UIUC的方法依賴于這樣的事實，即原本很脆的硅、砷化鎵和其它
