Bits de potencia / rendimiento: 2 de noviembre

Circuitos integrados CMOS de GaN
Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) están trabajando para aumentar la funcionalidad disponible para la banda prohibida amplia electrónica de nitruro de galio (GaN).

GaN se usa con frecuencia en la electrónica de potencia, como convertidores de potencia y suministros. Sin embargo, la tecnología GaN CMOS se ha visto obstaculizada por las dificultades para implementar transistores de canal p e integrarlos con los de canal n.

El equipo usó una plataforma de tecnología de dispositivo de energía de GaN en un intento de abordar un problema asociado con la interfaz de canal/dieléctrico de puerta. Diseñaron una estructura de "canal enterrado" habilitada por una técnica de tratamiento con plasma de oxígeno (OPT), que dio como resultado transistores GaN de canal p con una matriz de rendimiento bien equilibrada de voltaje de umbral para operación en modo mejorado, alta relación de corriente ON/OFF, y capacidad de conducción de alta corriente. También se desarrolló un proceso de integración monolítica para integrar circuitos integrados CMOS de GaN con dispositivos de conmutación de alimentación de GaN.

Con el dispositivo, los investigadores pudieron demostrar un conjunto completo de puertas lógicas elementales basadas en GaN CMOS, incluidas las puertas NOT, NAND, NOR y la puerta de transmisión. El equipo también demostró circuitos lógicos de múltiples etapas que pueden funcionar a frecuencias de megahercios.

“Este es un salto emocionante hacia adelante. Primero hemos probado que todos los bloques de construcción son funcionales, luego estos bloques de construcción podrían juntarse para entidades más complicadas. Por lo tanto, cualquier circuito lógico complementario basado en GaN se puede construir haciendo combinaciones de estas puertas lógicas”, dijo Kevin Chen, profesor del Departamento de Ingeniería Electrónica e Informática de HKUST.

El equipo dijo que el desarrollo abre la puerta a posibles dispositivos GaN, como circuitos integrados de potencia de bajo consumo con funciones avanzadas de control, detección, protección y accionamiento, además de las funciones básicas de conmutación de potencia, así como electrónica de computación/control para entornos hostiles. .

Pegar antenas en órganos
Investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) están desarrollando antenas que se pueden utilizar en tejidos biológicos, como órganos, para alimentar dispositivos médicos implantables de forma inalámbrica.

Las antenas están hechas con Galinstan, un metal líquido de baja toxicidad a base de galio, para crear trazas elásticas y conductoras para la bobina. En las pruebas, mantuvieron una alta eficiencia de alimentación inalámbrica incluso cuando se sometieron a deformaciones extremas, como estiramiento, flexión y torsión.

“Nuestra antena de metal líquido ofrece una nueva capacidad para el diseño y la fabricación de biodispositivos inalámbricos, que requieren la integración de dispositivos de tejidos conformes. Creemos que esta tecnología allana el camino hacia tratamientos médicos mínimamente invasivos e imperceptibles”, dijo el Dr. Kento Yamagishi de SUTD.

Para construir la antena, se extruyó neumáticamente un sellador de silicona de curado rápido sobre un sustrato elastomérico de 7 µm de espesor (una microlámina Ecoflex) para modelar el contorno del microcanal. La impresión 3D de escritura directa con tinta permitió al equipo controlar el ancho, el espacio y la altura de la antena. Después de incrustar los LED y el cableado de puente, el contorno se selló con una microlámina Ecoflex independiente para formar canales de microfluidos.

Se usó una capa de sacrificio de alcohol polivinílico (PVA), un polímero soluble en agua, para brindar soporte mecánico y permitió que el metal líquido fluya en el microcanal de película delgada para formar la bobina estirable. La antena fluídica opera a una frecuencia cercana a 13.56 MHz, la frecuencia estándar de comunicación de campo cercano (NFC). Además, la antena de metal líquido mostró un factor (Q) de alta calidad (>20), lo que demuestra la eficiencia de la alimentación inalámbrica.

Para hacer que la antena se adhiera a los tejidos húmedos y blandos, se utilizó un bioadhesivo inspirado en mejillones llamado polidopamina. Los investigadores descubrieron que la antena de Galinstan podía experimentar una tensión de tracción de hasta el 200 %, igualar un radio de curvatura de 3 mm y soportar un ángulo de torsión de 180 grados manteniendo un factor Q alto. Las pruebas de deformación por tracción repetitivas no mostraron degradación en el factor Q ni cambios significativos en la frecuencia de funcionamiento.

“Si bien demostramos la fabricación directa de microcanales en películas ultrafinas en este trabajo, la impresión 3D directa de microcanales permite la creación de microcanales y otros componentes fluídicos en diferentes tipos de superficies, incluidas las superficies biológicas. Creemos que tales capacidades traerán nuevas oportunidades para la detección biológica, la comunicación y la terapéutica”, dijo Michinao Hashimoto, profesor asociado de SUTD.

Sensor infrarrojo compatible con CMOS
Investigadores del Forschungszentrum Jülich, la Universidad Politécnica de Milán, la Universidad Roma Tre y el Instituto Leibniz de microelectrónica de alto rendimiento desarrollaron un detector de infrarrojos rentable que se pueden integrar en chips de cámara y teléfonos inteligentes.

Los detectores de infrarrojos podrían ser útiles en aplicaciones como las cámaras de automóviles, ya que esas longitudes de onda de luz no se ven distorsionadas por la lluvia, la niebla o la neblina.

“Ya hay otras cámaras que se utilizan para estos fines. Sin embargo, su costo muy alto prohíbe su uso en aplicaciones de la vida diaria”, dijo el Dr. Dan Buca de Forschungszentrum Jülich. “Nuestro detector cierra una brecha, ya que cubre un rango del espectro para el que no ha habido sensores rentables hasta la fecha. La combinación inteligente de elementos y aleaciones que son muy compatibles con el silicio ahora nos permite utilizar un proceso de fabricación sencillo con herramientas industriales estándar. Por lo tanto, ahora podemos construir chips de cámara muy económicos que se pueden integrar en cualquier teléfono inteligente al igual que en las cámaras visibles que se usan actualmente”.

El dispositivo se basa en una fina capa de silicio con capas de germanio y germanio-estaño depositadas encima.

“Los semiconductores de germanio-estaño se desarrollaron en Jülich”, dijo el profesor Giovanni Isella de la Universidad Politécnica de Milán. “Tomó casi 10 años optimizar todos los parámetros de material y diseños de dispositivos para esto. Pero ahora estas capas de semiconductores se pueden construir en cualquier fábrica de chips usando la tecnología establecida”.

El detector cubre dos rangos de radiación infrarroja, infrarrojo de onda corta (SWIR) e infrarrojo cercano (NIR). Para cambiar entre ellos, se invierte el voltaje de polarización aplicado al detector. “Al hacerlo, estamos ampliando el área de aplicación del sensor”, dijo Isella.

Más allá de ver a través de la niebla, otras aplicaciones incluyen mirar debajo de las capas de pintura en pinturas, verificar las características de seguridad en los billetes o distinguir entre sustancias según sus diferentes propiedades de absorción en el rango NIR y SWIR.

Fuente: https://semiengineering.com/power-performance-bits-nov-2/