Paggawa ng flexible electronics: pinagsasaluhang produksyon ng mga TFT

Maaaring makatulong sa industriya ng mga transistor na manipis ang patong (TFT) ang isang modelo ng pinagsasaluhang paggawa. Ipinakita ng mga mananaliksik mula sa KU Leuven at imec ang isang pamamaraan na nagpapahintulot sa iba’t ibang disenyo na gawin sa iisang wafer o panel sa mga independiyenteng pabrika ng semiconductor. Layunin nitong gawing mas madaling maabot ang mga proseso ng paggawa, hindi ipahayag na ngayon lamang nagkaroon ng mga pabrika ng TFT.

Ano ang mga transistor na manipis ang patong?

Ang TFT ay gumagamit ng manipis na patong ng materyal na semiconductor upang kontrolin ang daloy ng kuryente. Maaaring baguhin ang mga katangiang elektrikal ng semiconductor, kaya nagagamit ito bilang switch. Malawak ang paggamit ng TFT sa mga display, ngunit hindi lahat ng microprocessor ay gawa sa teknolohiyang ito.

Sa mga active-matrix display, kinokontrol ng mga TFT ang mga pixel. Makikita ang mga ito sa mga telepono, kamera at iba pang display. Mga transistor na pangkontrol ang mga ito, at hindi kinakailangang mga sensor. Kabilang sa mga materyal na ginagamit ang amorphous silicon, polycrystalline silicon at mga semiconductor oxide.

Amorphous silicon

Ginagamit ang amorphous silicon sa malalaking ibabaw, kabilang ang ilang LCD. Maaari itong ideposito sa iba’t ibang suportang angkop sa proseso. Karaniwang mas mababa ang kakayahan nitong magdala ng mga charge kaysa sa ilang ibang teknolohiya, ngunit mahalaga rin ang gastos at mga limitasyon sa paggawa.

Polycrystalline silicon

Karaniwang mas mataas ang mobility ng mga charge carrier sa polycrystalline silicon kaysa sa amorphous silicon. Gayunman, mas kumplikado ang paggawa nito at maaaring kailanganin ang mga hakbang ng crystallization. Hindi ito ginagawa sa pamamagitan lamang ng pagdistila ng mga compound sa ibabaw ng silicon chip.

Mga limitasyon ng teknolohiyang TFT

Nakadepende ang pagiging nababaluktot sa materyal, suportang ginagamit at kabuuang estruktura. Hindi lahat ng TFT ay matigas. May malaki nang kapasidad sa paggawa ang industriya ng display; ang hamong tinatalakay sa pag-aaral ay ang mas pamantayang pag-access sa mga prosesong ito para sa mga panlabas na tagadisenyo ng flexible circuit.

Pagpapadali sa pag-access sa paggawa

Gumagawa ang mga foundry ng mga circuit na dinisenyo ng kanilang mga kliyente, karaniwan sa mga wafer o panel. Maaaring paghati-hatian ang ilang gastos kapag pinagsama ang maraming proyekto sa iisang suportang ginagamit sa paggawa. Hindi tama na sabihing walang umiiral na pabrika ng TFT bago ang pag-aaral na ito.

Mahalagang Modelo ng Negosyo

Sa modelong ito, maaaring mas mapagtuunan ng mga inhinyero ang mga bagong gamit ng circuit. Kailangan pa rin ang mga tuntunin sa disenyo, mga library ng component at pag-unawa sa proseso. Hindi nito inaalis ang trabaho sa pagdidisenyo o ang mga limitasyon ng industriya.

Isang bagong pamamaraan

Sinuri nina Hikmet Çeliker, Wim Dehaene at Kris Myny kung paano maiangkop sa flexible electronics ang modelong nag-uugnay sa mga tagadisenyo at independiyenteng tagagawa. Layunin nilang gawing mas madaling maabot at mas mahuhulaan ang proseso ng disenyo at paggawa.

Pinagsasaluhang paggawa ng TFT

Pinagsasama ng pamamaraan ang mga kagamitang pangdisenyo para sa TFT at ang paggawa ng maraming proyekto sa iisang wafer o panel. Ipinakikita ng mga demonstrador na posible ang modelo. Hindi nito ginagarantiya ang agarang malawakang paggamit sa lahat ng aplikasyon.

Napakanipis na flexible microprocessor

Gumawa ang pangkat ng dalawang flexible na bersiyon ng microprocessor na hango sa MOS 6502 gamit ang magkaibang teknolohiya ng TFT. Ginamit ang 6502 at mga kaugnay nitong bersiyon sa mga unang computer ng Apple (AAPL ) at Commodore, at sa mga console ng Nintendo. Ang mahalaga rito ay ang flexible na paggawa, hindi ang kapangyarihang maihahambing sa mga modernong processor.

Mas mababa sa 30 micrometer ang kapal na iniulat para sa manipis na flexible na estruktura. Hindi nito inilalarawan ang lapad ng mga transistor. Maaaring maging kapaki-pakinabang sa iba’t ibang industriya ang magagaan at nababaluktot na circuit, ngunit nakadepende ang paggamit sa gastos, tibay at pagsasama sa ibang component.

Dalawang teknolohiya ng semiconductor

Gumamit ang mga demonstrador ng amorphous indium-gallium-zinc oxide (IGZO) at low-temperature polycrystalline silicon (LTPS). Mga materyal o teknolohiya ito ng transistor, na iba sa mekanikal na suporta. Ang mababang temperatura ay hindi nangangahulugang walang paggamot gamit ang init. Gumamit ng probe card na may 48 contact upang subukan ang mga circuit; hindi ito component na nakapaloob sa bawat chip.

Maraming proyekto sa iisang wafer o panel

Sa pamamaraang ito, pinagsasama ang iba’t ibang disenyo ng circuit sa iisang wafer o panel. Tinutulungan ng mga cell library ang muling paggamit ng mga function. Hindi ito simpleng paghahati ng isang microprocessor sa mga pisikal na module na maaaring pagpalit-palitin. Maaaring mabawasan ang ilang gastos sa pagbuo ng disenyo.

Pagkonsumo ng Enerhiya

Nakadepende ang konsumo ng enerhiya sa materyal, lohikang ginagamit at dalas ng pagpapatakbo. Hindi sapat ang pagiging manipis upang matiyak ang mababang konsumo. Ang pagkuha ng enerhiya mula sa kapaligiran o wireless na pagpapagana ay mga karagdagang function na kailangang idisenyo, at hindi awtomatikong kakayahan ng mga demonstrador.

Mga aplikasyon ng TFT

Malawak nang ginagamit ang mga TFT sa mga display. Maaari ring magamit ang mga flexible circuit sa mga sensor at interface na nakapaloob sa mga bagay. Ang mga sumusunod ay posibleng direksiyon ng pag-unlad, hindi mga aplikasyong lahat ay napatunayan na ng pag-aaral.

Pangangalaga sa Kalusugan

Maaaring makinabang ang mga kagamitang isinusuot sa katawan sa mas magaan at nababaluktot na circuit. Para sa gamit na medikal, kailangan pa ring suriin ang kaligtasan, katumpakan at pagiging maaasahan sa nilalayong kondisyon ng paggamit.

Maaaring isipin ang isang patch na kumukuha ng mga signal mula sa katawan o isang benda na may mga sensor. Makakatulong ang flexible electronics sa ganitong mga proyekto, ngunit hindi nito pinatutunayang mayroon nang bendang nakakatukoy ng impeksiyon na napatunayang angkop para sa mga pasyente.

Robotika

Sa robotika, maaaring mapadali ng magagaan at flexible na circuit ang paglalagay ng mga sensor sa mga kurbadong ibabaw. Maaaring makatulong ang mas mababang bigat, ngunit nakadepende ang epekto nito sa tagal ng pagpapatakbo sa buong robot at konsumo nito.

Maaaring magpalawak ng pakikipag-ugnayan sa mga robot ang mga flexible interface o display. Gayunman, nangangailangan ang AI ng iba pang hardware at software. Hindi ibinibigay ng teknolohiyang TFT lamang ang mga kakayahang ito.

Mga display sa hinaharap

Maaaring makinabang ang mga headset para sa virtual at augmented reality sa mas magagaan na display at circuit. Nakadepende rin ang ginhawa sa optika, baterya at balanse ng aparato. Hindi awtomatikong nagiging halos walang bigat ang buong display kapag mas manipis ang circuit.

Nababaluktot na Screen

Ginagamit ang ilang TFT na nasa flexible na suporta para sa mga natitiklop o nairorolyo na display. Nakadepende ang tibay sa lahat ng patong, koneksiyon at radius ng pagkakabaluktot. Hindi lahat ng TFT ay angkop sa anumang uri ng pagbaluktot.

Internet ng mga Bagay (IoT)

Iniuugnay ng Internet of Things ang mga kagamitang kumukuha o nagpapalitan ng datos. Maaari silang gumamit ng mga sensor, processor at interface ng komunikasyon. Iba-iba ang kanilang disenyo; hindi lahat ay kailangang direktang nakakonekta sa Internet.

Maaaring mapadali ng flexible circuit ang paglalagay ng maliliit na sensor sa mga pakete o kagamitang panlogistika. Mahalaga pa rin ang suplay ng kuryente, komunikasyon at tibay. Hindi kailangan ng desentralisadong network upang gumawa o gumamit ng TFT.

Sa industriya, maaaring subaybayan ng mga konektadong kagamitan ang temperatura, lokasyon at kondisyon ng mga makina. Maaari ring makatulong ang mga ito sa pagsubaybay sa pinagmulan ng produkto, ngunit hindi nila ginagarantiya ang pagiging tunay nito. Nakadepende ang teknikal na pagpili sa pangangailangan ng aplikasyon.

Mga kumpanyang maaaring makinabang sa teknolohiyang ito

Maaaring maapektuhan ng mga pag-unlad na ito ang mga supplier ng kagamitan at tagagawa ng semiconductor. Gayunman, hindi ginagarantiya ng kanilang negosyo na gagamitin nila ang prosesong pinag-aralan o tataas ang kanilang kita. Narito ang dalawang kumpanyang may mas malawak na ugnayan sa sektor.

1. Applied Materials

AMAT Tsart ng Presyo

Nagbibigay ang Applied Materials (AMAT ) ng kagamitan, software at serbisyo para sa paggawa ng semiconductor at display. Itinatag ito noong 1967 at naging pampublikong kompanya noong 1972. Hindi pangunahin nitong negosyo ang paggawa ng mga chip para sa ibang tagadisenyo.

Nagbebenta ang Applied Materials ng kagamitang ginagamit ng mga tagagawa ng chip. Hindi ito naging malaking foundry noong 2009 na gumagawa mismo ng bilyun-bilyong processor. Kabilang sa mga negosyo nito ang mga sistema para sa semiconductor, mga serbisyo at kagamitan para sa display.

Binanggit sa artikulo ang humigit-kumulang $170.55 bilyong market capitalization ng AMAT, isa pang sukatan ng valuation na $168.62 bilyon, at 81.73% na pagtaas sa loob ng 52 linggo. Mga makasaysayang bilang ang mga ito at hindi lubos na ipinaliwanag ang batayan ng bawat sukatan. Hindi nila ginagarantiya ang magiging kita o pagiging angkop ng stock para sa isang mamumuhunan.

2. Intel Corporation

INTC Tsart ng Presyo

Ang Intel (INTC ) ay tagadisenyo at tagagawa ng semiconductor na itinatag noong 1968 at nakabase sa California. Kabilang sa negosyo nito ang mga processor at serbisyo sa paggawa. Hindi nangangahulugan ang presensiya nito sa sektor na gagamitin nito ang teknolohiyang TFT sa pag-aaral.

Nagpapaunlad din ang Intel ng serbisyong foundry para sa ibang tagadisenyo. Ang mga target na presyo ng stock na binanggit sa artikulo, kabilang ang $60 pagsapit ng 2026, ay mga pagtataya at hindi garantisadong halaga. Dapat silang ihiwalay sa mga aktuwal na resulta at kasalukuyang kondisyon ng merkado.

Kakulangan sa Chip

Hinikayat ng mga kakulangan sa suplay ang paghahanap ng dagdag na kapasidad sa paggawa. Nagkakaiba ang mga sanhi ayon sa produkto: maaaring kabilang ang demand, mga pagkaantala sa industriya at tensiyong heopolitikal. Hindi kinakailangang mapalitan ng mga TFT circuit ang karaniwang mga chip na apektado ng kakulangan.

Magkakaiba ang epekto ng kakulangan sa mga rehiyon at sektor. May mga pabrika rin ng semiconductor sa Europa. Kung walang tiyak na paghahambing, hindi matitiyak na ito ang rehiyong pinakamatinding naapektuhan.

Maaaring makatulong ang dagdag na kapasidad at mas mahusay na paggamit ng mga proseso upang mabawasan ang ilang limitasyon sa suplay. Nakadepende ang epekto sa teknolohiya at demand. Hindi ito awtomatikong rekomendasyon na mamuhunan sa isang kumpanya sa sektor.

Ang hinaharap ng TFT

Maaaring makatulong ang automation at mga kagamitang pantulong sa pagdisenyo sa pag-unlad ng TFT. Mga layunin pa rin ang mas manipis at abot-kayang circuit, na may mga kapalit sa performance, enerhiya at gastos. Hindi garantisado ang pagkamit ng lahat ng ito sa bawat bagong henerasyon.

Mga posibilidad para sa flexible electronics

Maaaring lumikha ng mga bagong aplikasyon ang demand para sa flexible electronics. Nag-aalok ang pinagsasaluhang modelo ng paggawa ng paraan upang mapadali ang pag-access sa mga proseso. Gayunman, nakadepende ang aktuwal na paglago sa tibay, gastos at pangangailangan ng mga gumagamit.

Basahin ang pinakabagong balita sa computing