IMEC maakt microprocessor van kunststof

Henk Klomp

Hij is nog een miljoen keer langzamer dan zijn silicium broer, maar de plastic chip is sinds kort een feit. De productietechniek is een combinatie van ‘spuiten’ en fotolithografie.

Elektrotechnici van de IMEC in Leuven, Polymer Vision in Eindhoven en TNO zijn erin geslaagd de eerste plastic microprocessor te bouwen. Hun ‘postzegeltje’ bestaat uit achtduizend transistoren op plastic folie en draait op zes Hertz – een miljoen keer langzamer dan een siliciumchip – een programma met een maximaal aantal instructies van 16.

 

‘Een plastic chip zal het niet van zijn snelheid moeten hebben, want elektronen bewegen in organische materialen veel langzamer dan in silicium’, aldus Jan Genoe van IMEC. ‘Maar de minimale kosten van een chipeenheid bij silicium, liggen rond de euro. Er zijn talrijke toepassingen die minder rekenkracht nodig hebben, maar daarvoor wel goedkoper moeten zijn.’ Hij noemt bijvoorbeeld het middelen van de signalen van plastic sensoren in folies rond gaspijpen of het optellen van calorieën in verpakkingen van voedsel.

 

Oleds

Met rolpersproductietechnieken die momenteel worden ontwikkeld voor organische leds zullen plastic microprocessoren uiteindelijk tien keer zo goedkoop kunnen worden als die van silicium, denken de onderzoekers. Bovendien zijn ze lichter, buigzamer en robuuster. De chip werd deze maand gedemonstreerd op de ISSCC-conferentie in San Jose in de Verenigde Staten.

 

De elektrotechnici gebruiken als ondergrond een soortgelijk plastic folie als vershoudfolie met een dikte van 25 micrometer. Daarop komt een laag met elektrische metalen contactpuntjes. Na een soort spray met de organische vloeistof pentaceen ligt op deze laag een patroon van vierduizend druppeltjes. Pentaceen, een molecuul met vijf benzeenringen op een rij, gedraagt zich in kristalvorm als een halfgeleider. De wetenschappers slagen erin de druppeltjes pentaceen te laten neerslaan door het folie heel voorzichtig op te warmen. Met fotolithografie etsen ze tenslotte de randjes goed. Het ‘programma’ voor de microprocessor staat op een tweede folie, geëtst met plastic circuits, dat met de microprocessor moet worden verbonden. Zo zijn er meerdere instructies aan de processor te geven.

 

‘De volgende stap is de hele chip te printen’, aldus Genoe. ‘Dan worden al deze laagjes als verschillende inkten op elkaar gedrukt. Tot nu toe is het kleinste geprinte druppeltje echter zo’n tien micrometer.’ Op de huidige plastic microprocessor staan de transistoren maar zo’n twee micrometer uit elkaar. De onderzoekers zullen nu dezelfde roadmap gaan volgen naar commercialisatie als de organische leds in flexibele displays of elektronisch papier. ‘De materialen en technieken zijn nagenoeg identiek, alleen is een oled-pixel redelijk groot ten opzichte van een transistor. Voor plastic processoren is daarom meer accuratesse nodig.’

Lees ook

Nieuws brief
* indicates required