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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)布時間: 2021-08-02 | 3218 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）上實現(xiàn)的高集成度大規(guī)模電路。

      柔性集成電路一個顯而易見的優(yōu)勢是可彎曲，甚至可折疊。這對于健康相關(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)勢是成本較基于硅的集成電路來說，成本要低很多。這一點，和上面的可彎曲相結(jié)合，有可能會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電子設(shè)備，售價至少要數(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入海量的物件中。由此實現(xiàn)的“萬物智能”構(gòu)想則有可能比今天的物聯(lián)網(wǎng)的智能程度更進一步，例如基于柔性集成電路的系統(tǒng)可以檢測你的洗衣液還有多少剩余，從而在合適的時間節(jié)點給你推送需要購買的通知。而從另一個角度來看，萬物智能意味著這類集成電路的出貨量將比目前的手機等最主流的智能設(shè)備還要高幾個數(shù)量級，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有很大的提升空間。根據(jù)歐洲頂尖半導(dǎo)體研究機構(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，其電路性能可望達到目前的20倍以上，而功耗則可以達到目前的一百分之一。到那個時候，我們可望可以看到功能更強大的柔性集成電路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”時代，讓智能化走入所有日常物件。
      歐洲的機構(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，中國的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也能成為領(lǐng)軍企業(yè)。