«Гибкость» умных устройств всегда была в ключевом узком месте: чип, который является «мозгом», долгое время был трудным. Команда Пэн Хуишэн и Чэнь Пейнин из Фуданьского университета успешно построила крупномасштабную интегральную схему внутри эластичных полимерных волокон и разработала новый «волоконный чип», который обеспечивает новый и эффективный способ решения проблемы «гибкости». Этот результат был опубликован в международном журнале Nature 22 января.
На фото изображена «фибровая стружка» в рулонах. Фото предоставлено Фуданьским университетом
Традиционное производство микросхем в основном предполагает создание интегральных схем высокой плотности на плоских и стабильных кремниевых пластинах. Идея команды Фудань состоит в том, чтобы «реконструировать форму» — они предлагают «многослойную спиральную архитектуру». «Это похоже на встраивание плоского рисунка, полного точных схем, в тонкую линию по спирали». Ван Чжэнь, первый автор статьи и аспирант, сравнил это так. Такая конструкция позволяет наилучшим образом использовать пространство внутри волокна и обеспечивает высокую плотность интеграции в пределах одномерного ограниченного размера.
Принципиальная схема и физическое изображение приложения виртуальной реальности «Оптоволоконный чип». Фото предоставлено Фуданьским университетом
Однако изготовление высокоточных схем из мягких деформируемых волокон так же сложно, как построить высотное здание в «мягкой грязи». С этой целью команда разработала маршрут подготовки, который эффективно совместим с текущими процессами фотолитографии. Они впервые использовали технологию плазменного травления, чтобы «отполировать» поверхность эластичного полимера до шероховатости менее 1 нанометра, что эффективно соответствует требованиям коммерческой фотолитографии. Впоследствии на поверхность эластичного полимера наносится плотный слой париленовой пленки, обеспечивающий слой «гибкой брони» схемы. Эта защитная пленка может не только эффективно противостоять эрозии эластичной подложки полярными растворителями, используемыми в фотолитографии, но также смягчать нагрузку на слой схемы, гарантируя, что структура и характеристики слоя схемы остаются стабильными после многократного изгиба, растяжения и деформации волоконного чипа.
Соответствующие методы подготовки эффективно совместимы с нынешним зрелым процессом производства чипов, закладывая прочную основу для его перехода от лабораторной подготовки к крупномасштабному производству и применению.
Ожидается, что это достижение откроет новый путь для интеграции оптоволоконных электронных систем и позволит осуществить переход от «встраивания» к «ткачеству», а также поможет трансформации и развитию новых областей, таких как интерфейсы «мозг-компьютер», электронные ткани и виртуальная реальность.