De dunnefilmtransistorindustrie laten volwassen worden door gebruik van ‘foundries’

De dunnefilmtransistor (TFT) industrie heeft een probleem. Het mist de infrastructuur en het businessmodel die in andere halfgeleidermarkten aanwezig zijn. Hierdoor ondervindt het veel beperkingen, maar dit gaat binnenkort veranderen dankzij een team van innovatieve onderzoekers van KU Leuven. Zij hebben een nieuw type TFT-chip ontwikkeld die kan worden geproduceerd in grote fabrieken, zogenaamde foundries. Hier is waarom dit belangrijk is.

Wat zijn dunnefilmtransistors?

Dunnefilmtransistors zijn een vorm van halfgeleidertechnologie. Halfgeleiders geleiden elektriciteit, maar niet zo goed als geleiders. Hun geleidbaarheid ligt specifiek tussen isolator en geleider, waardoor ze ideaal zijn als schakelaars in micro-elektronica. Op dit moment heb je waarschijnlijk een vorm van TFT-technologie in je bezit. Ze zijn cruciale componenten in microchips.

Bron – Amazon 6502 microprocessor

Het meest voorkomende gebruik van TFT-technologie is in schermen waar ze elke pixel aansturen. TFT-displays zijn te vinden op smartphones en andere kleine schermen. Deze sensoren komen veel voor in actief matrix LCD-schermen, zoals die in een DSLR-camera, LCD-projector of headset-displays. Er zijn twee hoofdtypen materiaal die tegenwoordig worden gebruikt om TFT-chips te maken:

Amorf silicium

Amorf silicium is het meest gebruikte materiaal bij de productie van TFT-chips. Het is het goedkoopst om in grote hoeveelheden te produceren en kan worden aangepast aan een breed scala aan toepassingsscenario’s. Opmerkelijk is dat deze chips een lagere efficiëntie bieden dan sommige alternatieven, maar ze kunnen op verschillende substraten worden aangebracht, waaronder glas, metaal en plastic.

Polykristallijn silicium

Polykristallijn silicium is efficiënter dan amorf silicium. Het is echter ook moeilijker en duurder om te vervaardigen. Het wordt gecreëerd door specifieke verbindingen op silicium te destilleren met behulp van warmte of chemische reacties. Dit proces vereist speciale machines en bekwame arbeiders.

Nadelen van originele dunnefilmtransistors

Deze soorten TFT hebben enkele nadelen. Ten eerste zijn ze niet flexibel. Bovendien beschikken ze niet over de infrastructuur, productiekracht of ondersteuning van andere soorten halfgeleiders die grote fabrieken, zogenaamde foundries, hebben die deze chips in massa produceren.

Bijhouden van de vraag

Deze halfgeleiderfabricage-foundries produceren meestal aangepaste en generieke chips op wafers. Een wafer is een plak halfgeleider die wordt gebruikt voor het maken van circuits en zonnecellen. Ze maken het mogelijk om kleinere chipsets te creëren. Opmerkelijk is dat TFT-chips geen operationele foundries hebben die hun markt ondersteunen. Hierdoor heeft het gebrek aan productie hun innovatie en adoptie tot nu toe beperkt.

Cruciaal businessmodel

Het model van grote halfgeleider-foundries heeft om verschillende redenen zin. Ten eerste is er een enorme vraag naar deze chips en wordt verwacht dat deze zal groeien parallel aan de toename van elektronica. De dunnefilm-elektronica sector zou een boost in innovatie en mogelijkheden kunnen zien wanneer ingenieurs zich kunnen richten op nieuwe functionaliteit in plaats van chiplay-out en -ontwerp.

Een nieuwe aanpak

De onderzoekers achter het rapport, Hikmet Çeliker, Wim Dehaene en Kris Myny, ontdekten dat het ontbreken van foundries en standaarden de grootste factoren zijn die de uitbreiding van dunnefilm-elektronica beperken. Ze zijn van plan dit probleem op te lossen en een nieuw tijdperk van flexibele en kleinere elektronica in te luiden.

Evolueerde TFT

De onderzoekers hanteren een meertrapsbenadering die het opzetten van foundries, het stimuleren van innovatie en het creëren van flexibele TFT-chipstandaarden voor massaproductie omvat. Opmerkelijk is dat ze deze taak hebben volbracht en proberen hun opgedane kennis te benutten om de dunnefilm-elektronica sector te verbeteren.

Super dunnefilmtransistors

De onderzoekers hebben twee verschillende versies van dunne TFT’s gecreëerd met alternatieve substraten. Ze maakten deze eenheden met een TFT-ondersteunde microprocessor en andere componenten om een flexibele MOS 6502-chip te maken. Deze legendarische chip voedde Nintendo, vroege Apple (AAPL ) -computers en zelfs de eerste Commodore. Hoewel hij qua rekenkracht volgens de huidige normen niets is, betekent het feit dat hij geminiaturiseerd is veel.

Bron – Techxplore Thin Film Transistors