目前，柔性芯片支持的柔性傳感器設(shè)備已經(jīng)可以量產(chǎn) 進(jìn)而用于醫(yī)療監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制等領(lǐng)

• 洪前進(jìn) 2023年11月6日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 1366 90
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目前柔性電子的制造方法主要有三種。一是轉(zhuǎn)移印刷，利用中間轉(zhuǎn)印載體將線路圖案轉(zhuǎn)移到柔性承印物上。二是噴墨印刷，直接沉積功能性材料以在基材上形成圖案。三是基于纖維結(jié)構(gòu)的柔性電子器件制作方法。

目前柔性電子的制造方法主要有三種。一是轉(zhuǎn)移印刷，利用中間轉(zhuǎn)印載體將線路圖案轉(zhuǎn)移到柔性承印物上。二是噴墨印刷，直接沉積功能性材料以在基材上形成圖案。三是基于纖維結(jié)構(gòu)的柔性電子器件制作方法。

柔性芯片作為柔性電子的一個(gè)分支，仍存在一些技術(shù)上的難點(diǎn)。首先，柔性芯片在不損壞本身電子性能的基礎(chǔ)上的伸展性和彎曲性，對(duì)電路的制作材料提出了新的挑戰(zhàn)和要求。

其次，柔性電子的制備條件以及組成電路的各種電子器件的性能相對(duì)于傳統(tǒng)的電子器件來(lái)說(shuō)仍然不足，也是其發(fā)展的一大難題。

目前，柔性芯片支持的柔性傳感器設(shè)備已經(jīng)可以量產(chǎn)，進(jìn)而用于醫(yī)療監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制等領(lǐng)域，在大規(guī)模應(yīng)用之前，必須加強(qiáng)包括安全和待機(jī)時(shí)間等技術(shù)問(wèn)題檢測(cè)。

圖表：2021-2023年中國(guó)柔性芯片行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華研究院

根據(jù)中研研究院《2023-2028年國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告》分析得知，目前柔性芯片行業(yè)處于應(yīng)用階段，技術(shù)表現(xiàn)還不成熟，但行業(yè)的增長(zhǎng)速度較快，2023年中國(guó)柔性芯片行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到29.27億元，市場(chǎng)景良好。

硅基芯片技術(shù)的普及，已經(jīng)嵌入到了地球上的每一個(gè)“智能”設(shè)備中，但硅基芯片技術(shù)也面臨著一些難題，比如如何將其布置在諸如瓶子、食品包裝、服裝、可穿戴貼片、繃帶等日常物品上，讓它們也能實(shí)現(xiàn)智能化?采用傳統(tǒng)的硅基芯片技術(shù)在成本上帶來(lái)了極大的阻礙。此外，硅基芯片技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)薄、柔韌等特性，在這些具有一定曲度或者柔軟度的物品身上難以實(shí)現(xiàn)高度貼合。

柔性電子材料的出現(xiàn)，為解決上述難題提供了新的思路。在《自然》雜志發(fā)表的這篇論文中提到，Arm與PragmatIC合作，做出了Arm最受歡迎的微控制器之一M0的完全實(shí)用的非硅版本。

據(jù)介紹，Arm柔性芯片的微處理器PlasticARMM0是采用柔性電子制造技術(shù)制造的，設(shè)計(jì)有128字節(jié)的RAM和456字節(jié)的ROM，還支持32位Arm微架構(gòu)。Arm在不到60平方毫米的芯片上集成了56340個(gè)組件，這個(gè)數(shù)量比目前最先進(jìn)的塑料芯片設(shè)計(jì)強(qiáng)大12倍，計(jì)算性能大幅提高。

該處理器采用聚酰亞胺基板，通過(guò)薄膜金屬氧化物晶體管(比如IGZOTFT)做成。這意味著這從技術(shù)上來(lái)說(shuō)仍然是光刻工藝，使用旋涂和光刻膠技術(shù)，最后做出來(lái)的處理器有13道材料層和4道可布線的金屬層。然而，由于自使用IGZO屏幕以來(lái)TFT設(shè)計(jì)已經(jīng)很普遍，因此生產(chǎn)成本仍很低。

目前，雖然硅基互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary metal–oxide–semiconductor,CMOS)電子器件是用于制備高性能集成電路的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，由于它的平面結(jié)構(gòu)以及硅的脆性導(dǎo)致的彎曲困難等特點(diǎn)使得制備柔性且緊湊的集成電路極具挑戰(zhàn)性。于是，硅基超薄芯片的研究引起了越來(lái)越多人的興趣與關(guān)注。

自然合作期刊《npj-柔性電子》最近發(fā)表的研究Ultra-thin chips for high-performance flexible electronics綜述對(duì)從剛性硅片中獲得超薄芯片的各種方法進(jìn)行了深入分析，并且綜合全面地分析了超薄芯片的特性，例如電、熱、光和機(jī)械特性、應(yīng)力模型和封裝技術(shù)，還討論了其在傳感、計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和能量等領(lǐng)域的基礎(chǔ)進(jìn)展以及在若干新興領(lǐng)域的應(yīng)用(例如，可穿戴系統(tǒng)、移動(dòng)保健(mobile health)、智能城市和物聯(lián)網(wǎng)等)。

FlexChip?超薄模具組件:靈活的混合電子設(shè)備需要靈活的IC。通常，IC是一種易碎的管芯，彎曲時(shí)會(huì)破裂。然而，當(dāng)芯片的厚度減少到50微米以下時(shí)，它就會(huì)變得靈活。問(wèn)題是創(chuàng)建、放置和互連薄芯片的方法目前還沒(méi)有商用。這就是Uniqarta正在解決的問(wèn)題——將現(xiàn)成的半導(dǎo)體晶圓轉(zhuǎn)變?yōu)榻M裝在柔性基板上的超薄柔性IC。

這種轉(zhuǎn)變需要四個(gè)一般制造步驟。通過(guò)每個(gè)步驟都開(kāi)發(fā)了解決方案，并將它們組合成一個(gè)完整的超薄模具組裝解決方案。FlexChip 可用于從晶圓廠運(yùn)出的任何類型的半導(dǎo)體晶圓，而無(wú)需對(duì)半導(dǎo)體制造工藝進(jìn)行任何修改。此外，憑借其拾放選項(xiàng)，F(xiàn)lexChip 可以使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的拾放設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

Uniqarta正在讓FlexChip可供制造商授權(quán)使用。在大多數(shù)情況下，最好將晶圓制備步驟與芯片組裝步驟分開(kāi)進(jìn)行。Uniqarta 通過(guò)提供晶圓制備服務(wù)來(lái)滿足這一需求，以支持尋求在自己的設(shè)施中進(jìn)行減薄芯片組裝的用戶。

芯片放置選項(xiàng)

FlexChip 支持兩種放置選項(xiàng)：拾放或激光轉(zhuǎn)移。拾取和放置最適合與現(xiàn)有設(shè)備、人口稀少的組件或涉及不同類型IC的組件一起使用。激光傳輸最適合具有緊密間隔的相同IC的高速裝配線，例如與RFID嵌體。?

拾取和放置芯片轉(zhuǎn)移 拾取

和放置轉(zhuǎn)移的起點(diǎn)是一組安裝在傳統(tǒng)晶圓膠帶上的減薄芯片，每個(gè)芯片都有一個(gè)臨時(shí)手柄。芯片/手柄的組合厚度在傳統(tǒng)拾放設(shè)備的正常操作范圍內(nèi)，因此可以輕松容納。使用傳統(tǒng)的倒裝芯片方法放置和互連管芯，每個(gè)管芯面朝下放置在基板上，并通過(guò)各向異性導(dǎo)電膏或薄膜電連接到基板導(dǎo)體。手柄在模具放置后通過(guò)釋放機(jī)構(gòu)從模具上拆下手柄。

激光芯片轉(zhuǎn)移

激光芯片轉(zhuǎn)移的起點(diǎn)是一組安裝在透明玻璃載體上的減薄芯片，每個(gè)芯片都有一個(gè)臨時(shí)手柄。芯片/手柄堆疊和透明載體之間的界面是一個(gè)響應(yīng)激光能量的動(dòng)態(tài)釋放層。

該組件面朝下放置在要接收管芯的基板上方。預(yù)計(jì)這種方法將用于卷對(duì)卷制造工藝，通過(guò)該工藝，襯底材料在準(zhǔn)備好的晶圓下方連續(xù)分度。芯片轉(zhuǎn)移是通過(guò)將激光聚焦在選定芯片的透明載體的頂側(cè)來(lái)執(zhí)行的。該芯片位置的動(dòng)態(tài)釋放層響應(yīng)激光能量而膨脹，并將芯片向下推到要連接的基板上。在互連和移除手柄方面，該過(guò)程與拾放方法相同。

使用激光轉(zhuǎn)移，消除了拾取和放置的重復(fù)來(lái)回運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榧す庖噪娮臃绞綊呙璧矫總€(gè)芯片位置。結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)極高的裝配吞吐量。

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  2023-2028年國(guó)內(nèi)芯片行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告

  芯片指內(nèi)含集成電路的硅片，體積很小，常常是計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備的一部分。芯片或稱微電路、微芯片、集成電路，在電子學(xué)中是一種把電路（主要包括半導(dǎo)體設(shè)備，也包括被動(dòng)組件等）小型化的方式...

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