Mikrochiplety

W tym samym laboratorium badawczym, w którym narodził się Ethernet, drukarka laserowa i graficzny interfejs użytkownika, inżynierowie opracowują zupełnie nowy sposób montażu urządzeń elektronicznych — technikę, która może być szybsza, tańsza i bardziej wszechstronna.

Zazwyczaj chipy są produkowane masowo na płytkach półprzewodnikowych, a następnie cięte na pojedyncze jednostki i umieszczane na płytach głównych wewnątrz komputerów i innych urządzeń. Ale naukowcy z PARC w Palo Alto w Kalifornii przewidują zrobienie czegoś innego z waflami: posiekanie ich na chiplety o grubości włosa, zmieszanie ich z atramentem i elektrostatyczne naprowadzenie drobnych kawałków we właściwe miejsce i orientację na podłożu , z którego wałek mógłby je pobierać i drukować.

Eugeniusz Chow

Po lewej: Laserowe narzędzie do trawienia rozdrabnia wafel krzemowy na drobne chiplety.

Po prawej: Tysiące chipletów ma ładunki dodatnie i ujemne, nakładane na wafel za pomocą cienkich warstw.

Chiplety, każdy 200 mikrometrów na 300 mikrometrów, są umieszczane w płynie.

Cztery chiplety są wprowadzane na miejsce na szklanym podłożu za pomocą złożonych pól elektrycznych generowanych przez druty w spiralny wzór.

Po tym, jak rolka umieści cztery chiplety na plastikowym podłożu, drukarka łączy je ze sobą.

Cztery chiplety, ledwo widoczne w rogach i środkach linii po lewej, są teraz połączone drukowanymi przewodami w ramach koncepcji proof of production. Po prawej stronie widoczne są dwie elektrody.

Ta historia była częścią naszego wydania z września 2014 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Chociaż obecnie znajduje się na bardzo wczesnym etapie, technologia ta może doprowadzić do powstania nowatorskich rodzajów urządzeń obliczeniowych, takich jak macierze obrazowania o wysokiej rozdzielczości wykonane z maleńkich ultraczułych detektorów składanych w milionach egzemplarzy. Ponieważ drukarki mogą umieszczać materiały na różnych podłożach, technologia ta może zostać wykorzystana do tworzenia wysokowydajnych, elastycznych urządzeń elektronicznych, maleńkich czujników obwieszonych gęstymi macierzami różnych czujników lub obiektów trójwymiarowych z wplecionymi funkcjami obliczeniowymi — mówi Janos Veres, kierownik Zespół elektroniki drukowanej PARC. Takie podejście może ułatwić większej liczbie osób i małym firmom projektowanie i produkcję niestandardowych urządzeń komputerowych.

Wizja PARC dotycząca technologii zaczyna się od płytek wykonanych konwencjonalnymi metodami i zaprojektowanych do przechowywania tysięcy małych, działających urządzeń. Mogą to być diody LED lub lasery, procesory i pamięć lub czujniki oparte na urządzeniach mikroelektromechanicznych lub MEMS. Wszystkie stały się surowcami dla palety atramentów z chipem. Istniejące systemy druku elektronicznego na ogół wykorzystują materiały o niższej wydajności, ale potencjalnie możemy użyć absolutnie najwyższej wydajności chipów na rynku, mówi Eugene Chow, inżynier elektryk, który kieruje projektem.

Technologia umieszcza chiplety na miejscu za pomocą sterowanych programowo pól elektrycznych generowanych przez układy przewodów pod podłożem montażowym. Jak kulki toczące się w divoty, chiplety trafiają do miejsc określonych przez pola elektryczne. Pola zmieniają się w czasie i przestrzeni we wszelkiego rodzaju fantazyjnych wzorach, które można kontrolować, aby umożliwić montaż o wysokiej przepustowości, mówi Chow.

Póki co, układanie jest wspomagane przez proste dodatnie i ujemne ładunki dodawane do chipsetów przed rozdrobnieniem wafli. Aby system drukujący mógł obsługiwać różne rodzaje chipletów, PARC przewiduje różnicowanie ich za pomocą unikalnych kodów kreskowych opartych na opłatach lub tworzenie wielu etapów drukowania, z jednym rodzajem chipletu ustawionym na każdym etapie. Chow mówi, że za lata, jeśli to zadziała, będzie to nowa platforma, na której połączymy miliony rzeczy.

Pierwszą przeszkodą jest wymyślenie, jak precyzyjnie złożyć chiplety; do tej pory PARC zdołał umieścić po cztery na raz, a następnie połączyć je razem w drugim kroku. Mimo to osiągnięcie to jest początkiem przyspieszenia ewolucji mikroelektroniki, mówi Veres. Co minutę możemy iterować nowe obwody, otwierając tysiące zastosowań.

ukryć