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Impresión de chips baratos
Después de años en modo sigiloso, una empresa fundada para comercializar tecnología desarrollada originalmente en el Media Lab del MIT ha anunciado un nuevo proceso para imprimir transistores para chips de memoria y lógicos, así como dispositivos analógicos para radio. Dado que la tecnología utiliza equipos de impresión comerciales, como impresoras de inyección de tinta, podría ser una forma fácil y barata de fabricar microchips de alto rendimiento.
Procesadores de impresión: Los transistores impresos como este podrían llevar microchips a los objetos cotidianos. Se utilizan diferentes tintas para varias partes del transistor, que incluyen los contactos eléctricos, la fuente y el drenaje (superior e inferior) y la puerta de control.
Los primeros productos fabricados por la empresa, con sede en Sunnyvale, CA Kovio , probablemente serán tarjetas inteligentes desechables para el transporte público, que podrían estar disponibles a fines del próximo año. Eventualmente, la tecnología podría ayudar a habilitar una variedad de aplicaciones, incluidas pantallas del tamaño de una pared.
Kovio es una de las empresas que desarrollan alternativas ultrabaratos a los microchips convencionales mediante la sustitución de los métodos de fotolitografía convencionales por técnicas de impresión. Dichos procesos producen transistores más grandes que los métodos convencionales de fabricación de chips (un chip impreso puede tener mil transistores, en lugar de cientos de millones) y probablemente no competirá con los microchips utilizados en informática o electrónica de consumo. Pero debido a que la electrónica impresa es barata de fabricar, podría llevar al uso de microchips en una amplia gama de objetos comunes, así como en pantallas grandes que cubren, por ejemplo, una pared completa.
Lo que distingue a Kovio de la mayoría de las empresas de electrónica impresa es que utiliza materiales semiconductores inorgánicos, como el silicio, en lugar de materiales orgánicos como los polímeros conductores. Aunque cuestan un poco más, los transistores inorgánicos tienen un rendimiento de 100 a 1,000 veces mejor que los transistores orgánicos, dice Vivek Subramanian , que trabaja en electrónica orgánica impresa en la Universidad de California, Berkeley y es asesor técnico de Kovio. Los materiales orgánicos son más baratos y pueden ser más fáciles de trabajar, pero los materiales inorgánicos y las técnicas de procesamiento que ha desarrollado Kovio hacen posible, por ejemplo, producir dispositivos de radio que cambian a velocidades lo suficientemente rápidas para cumplir con los estándares actuales de RFID.
Amir Mashkoori , CEO de Kovio, dice que la compañía puede imprimir memoria y dispositivos lógicos CMOS de bajo consumo energético, así como circuitos analógicos para radios, para fabricar etiquetas RFID que cuestan menos de un centavo. Para ello, han desarrollado una variedad de tintas, incluidos metales nanocristalinos para electrodos y conexiones entre dispositivos, semiconductores de silicio dopado y materiales aislantes. El proceso de Kovio utiliza varios tipos de impresoras comerciales, incluidos los modelos de inyección de tinta. A la impresión le sigue un proceso de curado. Kovio estima que su sistema requiere solo el 5 por ciento de los materiales y una cuarta parte de la energía eléctrica utilizada en los procesos convencionales de fabricación de chips, con equipos que cuestan un tercio.
En cinco años, el costo de algunas aplicaciones podría caer a solo un centavo por pieza, dice Mashkoori, lo suficientemente barato para que las tiendas reemplacen los códigos de barras con etiquetas RFID. Estas etiquetas podrían facilitar el seguimiento del inventario. Eventualmente, los consumidores pueden leer las etiquetas con sus teléfonos celulares para confirmar que un producto cumple con sus restricciones dietéticas o para llevar un recuento del costo de los artículos en su canasta. Los artículos se pueden pagar pasando junto a un lector y aceptando los cargos.
El mayor rendimiento de los dispositivos inorgánicos también podría resultar útil para las pantallas orgánicas basadas en LED, dice John Rogers, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Las técnicas de impresión son efectivas para distribuir transistores en áreas grandes, por lo que son buenas para hacer pantallas grandes. De hecho, Rogers sugiere que la electrónica impresa puede resultar, en última instancia, la más adecuada para aplicaciones de gran superficie.
El proceso de Kovio se basó originalmente en una investigación de Joseph Jacobson , profesor del Media Lab del MIT. (Consulte Imprima su próxima PC). Su objetivo en parte era desarrollar un proceso de impresión que utilizara bajas temperaturas compatibles con sustratos plásticos, lo que podría ser útil para producir algunos tipos de pantallas flexibles. Para ello, desarrolló tintas fabricadas con nanopartículas semiconductoras que se funden a temperaturas más bajas que la forma a granel de los materiales semiconductores. Él cofundó Kovio en 2001, y la compañía entró casi de inmediato en modo sigiloso mientras desarrollaba la tecnología para aplicaciones comerciales. Pero a lo largo de los años, ante la insistencia de los clientes potenciales, la empresa valoró más el rendimiento del dispositivo que el procesamiento a baja temperatura. Los nuevos métodos utilizan el procesamiento a mayor temperatura de los materiales después de la impresión; estos todavía pueden funcionar con un sustrato flexible, dice Subramanian, pero debe ser una lámina de metal, en lugar de plástico.
La compensación se debió en parte a la necesidad de fabricar etiquetas RFID que funcionen con los estándares actuales de radiofrecuencia. Al principio, la empresa solo podía imprimir radios que funcionaban en el rango de kilohercios, dice Walter Bonneau , vicepresidente senior de San Diego, Corporación cúbica , que suministra sistemas de tarjetas inteligentes para los principales sistemas de tránsito. Pero los estándares RFID exigían dispositivos de rango de megahercios, dice. El cambio a temperaturas más altas y dispositivos de mayor rendimiento hizo posible alcanzar las frecuencias necesarias.
El cambio ayudó a persuadir a Cubic de firmar un acuerdo de desarrollo y suministro con Kovio. (Kovio también anunció tal acuerdo con Formularios de Toppan en Japón). La tecnología podría ser perfecta para reemplazar las tarjetas de banda magnética, dice Bonneau, que actualmente se utilizan para pases desechables de uso limitado, con tarjetas inteligentes más rápidas y confiables. Las tarjetas inteligentes sin contacto actuales del tipo que usan los viajeros frecuentes en los principales sistemas de tránsito pueden costar hasta $ 5 por pieza. Pero la tecnología de Kovio pronto podría conducir a tarjetas inteligentes no magnéticas que cuestan cinco centavos.