新式印刷電路可望投入主流商用化市場
2008-01-25 00:00 來源:電子工程專輯 責編:中華印刷包裝網
在經歷多次挫折后,薄膜電晶體(TFT)電路開發人員近日聲稱取得了重大的突破,并表示將在不久后就可使該技術投入市場。如果成功的話,這種新技術將可實現極具前景且低成本的電子報紙、顯示器、標簽、RFID標簽、感測器、智慧卡,甚至是可編程的壁紙。
但這次的主張聲明會真的實現嗎,抑或只是噱頭罷了?
多年來,支持者們一直宣稱薄膜電晶體電路,以及更廣泛的印刷或塑料電子等,將會是基于晶圓的晶片之下一代產品。該技術能夠使用噴墨涂布和聚合物油墨在系統、顯示器或其他任何物體表面印制出便宜、低密度的晶片。因此,這種技術能使IC晶片更加普及,并催生出許多新興應用。
盡管過去幾年來已針對該技術的研發投入了上百萬美元的資金,但包括英特爾(Intel)等許多公司至今都未能實現薄膜電晶體電路的商用化生產。雖然這些電晶體能在實驗室中正常運作,但至今還沒有任何一家公司可針對商用市場“銷售任何產品”,諮詢公司IDTechEx主席PeterHarrop表示。
在日前舉行的‘美國印刷電子會議’(PrintedElectronicsUSA)上,3TTechnologies、Kovio、Orfid、PolyIC、意法半導體(ST)等薄膜電子和其他相關公司們均針對范圍廣泛的應用場合詳述印刷電子的各種用途。供應商們宣稱他們已經解決了與該技術相關的許多問題,包括電晶體性能不足、遷移率不佳以及聚合物材料的整合問題。
目前已有超過150家廠商分別以各種不同的形式爭相開發該技術。許多公司正積極爭取其于薄膜電晶體和記憶體市場的佔有率,根據IDTechEx的預測,該市場將從目前近乎于零的成長率攀升到2009年約有4,000萬美元,而到2017年可望達到80億美元。
在廣泛的印刷電子市場中,薄膜電晶體電路領域是相當具有前景的技術之一。印刷(或塑料)電子是一種廣義的用語,它代表了透過噴墨印表機或類似方式在系統上沉積簡單電子電路的方式。
IDTechEx認為,廣泛的印刷電子市場還包括了導電墨水、電泳顯示器、OLED、薄膜光電,以及電晶體電路與記憶體。整體而言,IDTechEx預測,包括有機、無機和化合物的整個印刷電子市場預計將從2007年的18億美元成長到2017年的481.8億美元。
IDTechEx公司指出,其中,成長最快的市場領域是薄膜電晶體和記憶體。與傳統硅晶不同的是,薄膜電晶體電路并不使用結晶或非晶硅,而是以基于有機或無機化合物的薄膜產品來實現可撓性電路。
“這些電晶體是實現一個巨大新興市場的關鍵,而這是採用硅晶片所永遠難以達到的。”Harrop在最近的一份報告中提道。“新式電晶體可沉積在低成本的可撓性基板、鋁或不銹鋼箔片上。目前,它們的體積要比現有的硅晶電晶體更大得多,但它們的成本只有幾百分之一,而且更輕且薄。”
但薄膜電晶體也有一些缺點。例如電晶體的速度仍受限在數十兆赫頻率范圍內。在德國Fraunhofer學院所發表一篇有關實體測量技術的論文中指出:“有機薄膜電晶體的可靠性和穩定性是目前最大的問題。一些還未能被完全理解的典型問題是遷移率經常被減弱,而電晶體的閾值電壓和次閾值范圍也對環境條件非常敏感。”
基于上述各種理由,開發人員始終未能實現該技術的商用化。例如在2001年,新創企業FlexIC試圖在塑料基板上開發半導體,以用于平面顯示器和相關應用。但到了2005年底,這家獲英爾公司贊助部份資金的FlexIC公司只能關門歇業,并上網拍賣其資產。
另一個運氣不佳的例子是1994年成立的Opticom公司。挪威的Opticom公司主要開發多層、非揮發性聚合物記憶體系統,該公司與英特爾在1999年時簽署了商用化聚合物記憶體技術的合作協定。但由于將聚合體材料導入硅晶代工廠環境后所產生的問題,使得英特爾在2005年時終止了此項合作關係。
瑞典的ThinFilmElectronicsAB公司原是Opticom公司在瑞典的一個研究分支機構,自從2006年獨立后就一直從事低成本、全聚合非揮發性可復寫記憶體的生產。該公司并正研究RFID標簽、智慧型標簽和其他應用,完全放棄了其先前與英特爾合作所進行的一項基于硅晶的大規模通用記憶體研發工作。
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