“绿色”硅墨水横空出世,低成本与低耗材两大优势备受瞩目!

2007-11-23 08:42:32来源: 电子工程专辑

用于印刷柔性箔基层上电子电路的硅墨水近日问世。Kovio公司表示,用于薄膜晶体管(TFT)的“绿色”硅墨水能实现多晶硅晶体管的性能,而价格只有单晶硅的三分之一,消耗的化学物和能量分别只有单晶硅的5%和25%。到2008年Kovio开始量产其喷墨印刷式RFID标签时,使用这种硅墨水的射频识别标签的价格将从现在的15美分降低到5美分,

Kovio公司的CEO兼主席Amir Mashkoori表示:“我们有世界上第一个全印刷式晶体管。我们的薄膜硅晶体管有非常高的活动性,而且我们可以制作用于CMOS电路的p类和n类两种器件。目前我们的设计规则是20微米,但我们的10微米方案已经被英特尔用于其1971年创建的实验室里。英特尔的第一款微处理器只采用了2000多个晶体管,同样地,等明年年底我们的第一款用于RFID标签的设备开始量产时,也将只使用了大概不到1000个晶体管。”

Kovio正在创建其自己的晶圆厂,虽然其采用的温度对于塑料基层来说太高了(这就是它采用不锈钢箔基层的原因),但不需要单晶硅晶圆厂的昂贵处理设备和净室环境。硅墨水设备可以在连续卷轴式印刷装置上制造,而Kovio正是通过这种方式来大大降低RFID标签和所有采用各种柔性电子器件的类似应用的价格。

Mashkoori说:“从资本的角度来看,我们能以大约1000万美元的资金建造一个可印刷硅晶圆厂,而不需要10亿美元资金来建造一个传统的硅晶圆厂。当然,随着需量的增加,我们将需要更多晶圆厂,但问题是这是一个很项小得多的增量成本。而且我们只需要大约5%的材料(1%的基层费用和3%的周期时间)来制造新产品。”

相比之下,当前的单晶硅晶体管可以实现高达每伏秒600平方厘米(sq cm/Vs)的活动性,而液晶显示器等产品中所用的多晶硅晶体管活动性只有大约100 sq cm/Vs。可惜的是,单晶硅和全世界众多实验室都有展示的可印刷有机晶体管之间有太大的差距。有机晶体管的电子活动性还不到1 sq cm/Vs,而相比之下,Kovio的硅墨水的电子活动性达到了和多晶硅相当的80 sq cm/Vs。最重要的是,硅墨水可以制造足够快的晶体管,用于RFID和大部分其它电子接口协议。

Kovio的硅墨水目前唯一的挑战是Seiko Epson公司去年开展的一个研究项目,该项目采用了一种名为聚硅烷的氢硅硅烷混合物,这种混合物被喷墨印刷到含氮的空气中,随后以500摄氏度高温烘烤,并以受激准分子激光器退火。可惜的是,这种方案在喷墨印刷时的电子活动性只有6.8 sq cm/Vs,对于RFID应用来说太慢了,而且比Kovio的电子活动性达到80 sq cm/Vs的方案慢了几乎12倍。

速度达到RFID要求

Kovio公司业务开发副总裁Vik Pavate说:“我们的方案在电子活动性上确实比单晶硅慢,但已经比目前所有的有机和可印刷硅电路要快了。最重要的是,我们的可印刷硅的活动性速度已经足够用于RFID应用,实际上我们的RFID标签的速度已经超越了HF(13.56 MHz高频)和UHF(900 MHz超高频)频段的规格要求。”

硅墨水是麻省理工学院(MIT)Joe Jacobso教授和他的学生Colin Bulthaup的发明 - 他也是Kovio在2001年脱离MIT时的创始人之一。Kovio的硅墨水除了具有足够的速度以轻松集成到现有的RFID架构之外,还比单晶硅芯片要环保。硅墨水采用了附加法,唯一损耗的材料都进入电路中。传统的硅制作要采用逆反法或消减法,将材料铺满整个晶片层,然后蚀刻掉不用的材料:让大部分材料都成了废品。Pavate说:“我们采用附加法来制作硅电路,无论是在成本还是资源保存上都更经济。”

由于电路已经被Kovio的工艺印刷到柔性基板上,它可以通过连续卷轴式印刷设备被附加到一个RFID标签的天线上,而不需要通过用于制作单晶硅RFID标签的更昂贵的拾放式半导体芯片处理设备。

Kovio已经申请了超过86项专利,目前已经有12项专利被批准,使其通过硅墨水印刷式晶体管实现多晶硅晶体管性能的工艺在知识产权上得到了保护。Kovio还将其工艺的一部分留作商业秘密,并认为这将给其带来特有的优势,同时也让其它公司很难对其工艺进行逆向工程。

目前Kovio已经和日本Toppan Forms公司和公交自动收费系统制造商Cubic Transportation Systems公司签约 - 这两家公司都和Kovio有联合开发和供货协议。

Kovio目前有31名雇员,其中22名是工程师,并有12个投资商,从大型风险资本公司Kleiner Perkins Caufield & Byers,到松下等工业巨头。

关键字:射频  识别  晶体  量产

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