De ‘flexibiliteit’ van slimme apparaten heeft altijd vastgezeten in een belangrijk knelpunt: de chip, die het ‘brein’ is, is al heel lang moeilijk. Het Peng Huisheng/Chen Peining-team van de Fudan Universiteit heeft met succes een grootschalig geïntegreerd circuit in elastische polymeervezels geconstrueerd en een nieuwe "vezelchip" ontwikkeld, die een nieuwe en effectieve manier biedt om het "flexibiliteitsprobleem" op te lossen. Dit resultaat werd op 22 januari gepubliceerd in het internationale tijdschrift "Nature".
De afbeelding toont de "vezelchips" op rollen. Foto met dank aan Fudan Universiteit
Traditionele chipproductie omvat voornamelijk het bouwen van geïntegreerde schakelingen met hoge dichtheid op platte en stabiele siliciumwafels. Het idee van het Fudan-team is om ‘de vorm te reconstrueren’; ze stellen een ‘meerlaagse spiraalarchitectuur’ voor. "Dit is alsof je een platte tekening vol precisiecircuits spiraalvormig in een dunne lijn inbedt." Wang Zhen, de eerste auteur van het artikel en een promovendus, vergeleek het zo. Dit ontwerp maakt optimaal gebruik van de ruimte in de vezel en bereikt integratie met hoge dichtheid binnen een eendimensionale beperkte afmeting.
"Fiber chip" virtual reality-applicatieschema en fysiek beeld. Foto met dank aan Fudan Universiteit
Het vervaardigen van uiterst nauwkeurige circuits uit zachte, vervormbare vezels is echter net zo moeilijk als het bouwen van een hoog gebouw in "zachte modder". Daartoe heeft het team een voorbereidingsroute ontwikkeld die effectief compatibel is met de huidige fotolithografische processen. Ze gebruikten eerst plasma-etstechnologie om het elastische polymeeroppervlak te "polijsten" tot een ruwheid van minder dan 1 nanometer, waarmee ze effectief voldeden aan de commerciële eisen voor fotolithografie. Vervolgens wordt een dichte laag paryleenfilm op het oppervlak van het elastische polymeer afgezet om een laag "flexibel pantser" voor het circuit te verschaffen. Deze beschermende film is niet alleen effectief bestand tegen de erosie van het elastische substraat door de polaire oplosmiddelen die worden gebruikt in de fotolithografie, maar buffert ook de spanning op de circuitlaag, waardoor de structuur en prestaties van de circuitlaag stabiel blijven na herhaaldelijk buigen, strekken en vervormen van de vezelchip.
De relevante bereidingsmethoden zijn effectief compatibel met het huidige volwassen chipproductieproces en leggen een solide basis voor de overgang van laboratorium naar grootschalige bereiding en toepassing.
Deze prestatie zal naar verwachting een nieuw pad bieden voor de integratie van elektronische vezelsystemen, en zal naar verwachting de transformatie van "inbedding" naar "weven" realiseren, en de transformatie en ontwikkeling van opkomende gebieden zoals hersencomputerinterfaces, elektronische stoffen en virtuele realiteit helpen.