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柔性集成電路，未來可期
來源:原創(chuàng) 李飛 半導(dǎo)體行業(yè)觀察 | 作者:雋思半導(dǎo)體設(shè)備部 | 發(fā)布時(shí)間: 2021-08-02 | 3454 次瀏覽 | 分享到:

柔性集成電路的應(yīng)用

      柔性電路是指在柔性基底是制造的電路，而柔性集成電路則是在柔性基底（例如聚酰亞胺PI固化烤箱，Polyimide）上實(shí)現(xiàn)的高集成度大規(guī)模電路。

      柔性集成電路一個(gè)顯而易見的優(yōu)勢(shì)是可彎曲，甚至可折疊。這對(duì)于健康相關(guān)應(yīng)用和可穿戴設(shè)備來說都很有用，例如可以像創(chuàng)可貼一樣貼在用戶身體上的生理信號(hào)監(jiān)控產(chǎn)品中，使用可彎曲的柔性集成電路就很方便。

     除了可彎曲之外，柔性電路的另一大優(yōu)勢(shì)是成本較基于硅的集成電路來說，成本要低很多。這一點(diǎn)，和上面的可彎曲相結(jié)合，有可能會(huì)成為下一代萬物智能的重要賦能技術(shù)。提起物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，大家的第一印象還是一個(gè)電子設(shè)備，售價(jià)至少要數(shù)十人民幣；而在“萬物智能”的設(shè)想中，生活中每一個(gè)物件都應(yīng)該是智能化的，包括飲料、零食、洗衣液等等，都應(yīng)該有能力可以接入物聯(lián)網(wǎng)中，而這就對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)電子部分的成本、尺寸和可集成性等都提出了新的需求。而如前所述，柔性電子的兩大特性則正好對(duì)應(yīng)萬物智能的兩大需求：可彎曲的特性讓柔性集成電路可以很方便地集成到不同物件的表面，例如彎曲的洗衣液屏，需要被折疊的辣條包裝等等；而低成本的優(yōu)勢(shì)則可以讓加入柔性集成電路的額外成本足夠低因此可以進(jìn)入海量的物件中。由此實(shí)現(xiàn)的“萬物智能”構(gòu)想則有可能比今天的物聯(lián)網(wǎng)的智能程度更進(jìn)一步，例如基于柔性集成電路的系統(tǒng)可以檢測(cè)你的洗衣液還有多少剩余，從而在合適的時(shí)間節(jié)點(diǎn)給你推送需要購買的通知。而從另一個(gè)角度來看，萬物智能意味著這類集成電路的出貨量將比目前的手機(jī)等最主流的智能設(shè)備還要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，其潛力巨大。

柔性集成電路的未來


      與硅基CMOS電路目前已經(jīng)接近摩爾定律的瓶頸不同，柔性集成電路目前還處于摩爾定律發(fā)展曲線的初期，因此未來無論是集成度、性能還是功耗方面都可望會(huì)有很大的提升空間。根據(jù)歐洲頂尖半導(dǎo)體研究機(jī)構(gòu)IMEC在《自然·電子學(xué)》發(fā)表的柔性集成電路的展望論文《The development of flexible integrated circuits based on thin-film transistors》，當(dāng)未來的柔性集成電路的特征尺寸發(fā)展到200nm左右（即目前主流1um左右特征尺寸的五分之一到十分之一）時(shí)，其電路性能可望達(dá)到目前的20倍以上，而功耗則可以達(dá)到目前的一百分之一。到那個(gè)時(shí)候，我們可望可以看到功能更強(qiáng)大的柔性集成電路SoC（包括傳感、處理和通信系統(tǒng)），從而真正賦能下一代“萬物智能”時(shí)代，讓智能化走入所有日常物件。
      歐洲的機(jī)構(gòu)在柔性集成電路的研究領(lǐng)域有非常高的熱情。英國芯片（芯片潔凈烘箱）IP巨頭ARM在柔性集成電路研究領(lǐng)域做了非常多的投資，并且主導(dǎo)了一系列具有前瞻性的研究。除了這次發(fā)表的首個(gè)柔性32位ARM處理器之外，ARM在這之前還發(fā)表了一系列基于柔性集成電路的工作，包括基于TFT的機(jī)器學(xué)習(xí)加速器等等。另外，IMEC在柔性集成電路領(lǐng)域也有很多重要的工作。目前，中國的TFT相關(guān)產(chǎn)業(yè)在顯示領(lǐng)域有京東方這樣的領(lǐng)軍企業(yè)，擁有不錯(cuò)的底子，希望能在柔性集成電路領(lǐng)域的研究在未來幾年能有更多投入，從而當(dāng)柔性集成電路成為主流時(shí)，中國的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也能成為領(lǐng)軍企業(yè)。