Moč/zmogljivost: 2. nov

GaN CMOS IC
Raziskovalci s Hongkonške univerze za znanost in tehnologijo (HKUST) si prizadevajo povečati funkcionalnost, ki je na voljo za širok pas elektronika galijevega nitrida (GaN)..

GaN se pogosto uporablja v močnostni elektroniki, kot so močnostni pretvorniki in napajalniki. Vendar pa so tehnologijo GaN CMOS ovirale težave pri implementaciji p-kanalnih tranzistorjev in njihovi integraciji z n-kanalnimi.

Ekipa je uporabila tehnološko platformo napajalne naprave GaN, da bi se spopadla s težavo, povezano z vmesnikom vrata-dielektrik/kanal. Izdelali so strukturo »zakopanega kanala«, ki jo je omogočila tehnika obdelave s kisikovo plazmo (OPT), kar je povzročilo p-kanalne GaN tranzistorje z dobro uravnoteženo matriko zmogljivosti mejne napetosti za delovanje v načinu izboljšave, visoko razmerje tokov ON/OFF, in visoko tokovno pogonsko zmogljivost. Razvit je bil tudi monolitni integracijski proces za integracijo GaN CMOS IC z napravami za preklop moči GaN.

Z napravo so raziskovalci lahko prikazali celoten niz elementarnih logičnih vrat na osnovi GaN CMOS, vključno z vrati NOT, NAND, NOR in vrati za prenos. Ekipa je tudi prikazala večstopenjska logična vezja, ki jih je mogoče upravljati pri frekvencah megahercev.

»To je vznemirljiv korak naprej. Najprej smo dokazali, da so vsi gradniki funkcionalni, nato pa bi te gradnike lahko sestavili za bolj zapletene entitete. Zato je mogoče vsa komplementarna logična vezja na osnovi GaN sestaviti s kombinacijo teh logičnih vrat,« je povedal Kevin Chen, profesor na Oddelku za elektronski in računalniški inženiring na HKUST.

Ekipa je povedala, da razvoj odpira vrata možnim GaN napravam, kot so energetsko učinkoviti napajalni IC-ji z ​​naprednim nadzorom, zaznavanjem, zaščito in pogonskimi funkcijami poleg osnovnih funkcij preklapljanja moči, kot tudi računalniška/krmilna elektronika za težka okolja .

Lepljenje anten na organe
Raziskovalci na Singapurski univerzi za tehnologijo in oblikovanje (SUTD) razvijajo antene, ki se lahko uporabljajo na bioloških tkivih, kot so organi, za brezžično napajanje medicinskih naprav za vsaditev.

Antene so izdelane z uporabo galinstana, nizkostrupene tekoče kovine na osnovi galija, za ustvarjanje raztegljivih in prevodnih sledi za tuljavo. Pri preizkusih so ohranili visoko učinkovitost brezžičnega napajanja, tudi ko so bili izpostavljeni ekstremnim deformacijam, kot so raztezanje, upogibanje in zvijanje.

»Naša antena iz tekoče kovine ponuja novo zmogljivost za načrtovanje in izdelavo brezžičnih bionaprav, ki zahtevajo konformno integracijo tkivnih naprav. Verjamemo, da ta tehnologija utira pot minimalno invazivnim, neopaznim medicinskim zdravljenjem,« je dejal dr. Kento Yamagishi iz SUTD.

Za konstrukcijo antene je bila hitro utrjujoča silikonska tesnilna masa pnevmatsko ekstrudirana na 7 µm debel elastomerni substrat (mikroplošča Ecoflex), da se oblikuje obris mikrokanala. 3D-tiskanje z neposrednim pisanjem s črnilom je ekipi omogočilo nadzor nad širino, prostorom in višino antene. Po vdelavi LED in premostitvenega ožičenja je bil obris zatesnjen s samostoječo mikroploščo Ecoflex, da se oblikujejo mikrofluidni kanali.

Žrtvena plast polivinilnega alkohola (PVA), vodotopnega polimera, je bila uporabljena za zagotavljanje mehanske podpore in je omogočila tekoči kovini, da teče v tankoslojnem mikrokanalu, da se oblikuje raztegljiva tuljava. Fluidična antena deluje na frekvenci blizu 13.56 MHz, kar je standardna frekvenca za komunikacijo bližnjega polja (NFC). Poleg tega je antena iz tekoče kovine pokazala visoko kakovost (Q)-faktor (>20), kar dokazuje učinkovitost brezžičnega napajanja.

Da bi se antena prilepila na vlažna mehka tkiva, je bilo uporabljeno bioadhezivno sredstvo, ki ga je navdihnila školjka, imenovano polidopamin. Raziskovalci so ugotovili, da lahko antena Galinstan doživi do 200-odstotno natezno obremenitev, se ujema s polmerom ukrivljenosti 3 mm in vzdrži kot zasuka 180 stopinj, medtem ko ohranja visok faktor Q. Ponavljajoči se preskusi natezne obremenitve niso pokazali poslabšanja faktorja Q ali pomembnega premika v delovni frekvenci.

»Medtem ko smo v tem delu prikazali neposredno izdelavo mikrokanalov na ultratankih filmih, neposredno 3D tiskanje mikrokanalov omogoča ustvarjanje mikrokanalov in drugih fluidnih komponent na različnih vrstah površin, vključno z biološkimi površinami. Verjamemo, da bodo takšne zmogljivosti prinesle nove priložnosti za biološko zaznavanje, komunikacijo in terapevtiko,« je povedal Michinao Hashimoto, izredni profesor na SUTD.

Infrardeči senzor, združljiv s CMOS
Raziskovalci na Forschungszentrum Jülich, Politehnični univerzi v Milanu, Univerzi Roma Tre in Leibnizovem inštitutu za visokozmogljivo mikroelektroniko so razvili stroškovno učinkovit infrardeči detektor ki jih je mogoče integrirati v čipe fotoaparatov in pametne telefone.

Infrardeči detektorji so lahko uporabni v aplikacijah, kot so avtomobilske kamere, saj teh valovnih dolžin svetlobe ne popači dež, megla ali meglica.

»Obstajajo že druge kamere, ki se uporabljajo v te namene. Vendar pa njihova zelo visoka cena prepoveduje njihovo uporabo v vsakdanjem življenju,« je povedal dr. Dan Buca iz Forschungszentrum Jülich. »Naš detektor zapolnjuje vrzel, saj pokriva obseg spektra, za katerega doslej ni bilo stroškovno učinkovitih senzorjev. Pametna kombinacija elementov in zlitin, ki so dobro združljive s silicijem, nam zdaj omogoča uporabo preprostega proizvodnega procesa s standardnimi industrijskimi orodji. Zato lahko zdaj izdelamo zelo poceni čipe za kamere, ki jih je mogoče integrirati v kateri koli pametni telefon, tako kot v vidne kamere, ki so trenutno v uporabi.«

Naprava temelji na tankem sloju silicija s plastmi germanija in germanija-kositra, nanesenih na vrhu.

"Polprevodniki germanij-kositer so bili razviti v Jülichu," je povedal prof. Giovanni Isella s Politehnične univerze v Milanu. »Potrebovali smo skoraj 10 let, da smo optimizirali vse materialne parametre in zasnove naprav za to. Zdaj pa je te polprevodniške plasti mogoče zgraditi v kateri koli tovarni čipov z uporabo uveljavljene tehnologije.«

Detektor pokriva dva območja infrardečega sevanja, kratkovalovno infrardeče (SWIR) in bližnje infrardeče (NIR). Za preklapljanje med njima se prednapetost, ki se uporablja za detektor, obrne. "S tem širimo področje uporabe senzorja," je dejala Isella.

Poleg gledanja skozi meglo so druge aplikacije vpogled v plasti barve na slikah, preverjanje varnostnih elementov v bankovcih ali razlikovanje med snovmi na podlagi njihovih različnih absorpcijskih lastnosti v območju NIR in SWIR.

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