Біти потужності/продуктивності: 2 листопада

GaN CMOS ІС
Дослідники з Гонконгського університету науки і технологій (HKUST) працюють над розширенням функціональних можливостей, доступних для широкої забороненої зони електроніка з нітриду галію (GaN)..

GaN часто використовується в силовій електроніці, такій як перетворювачі та джерела живлення. Однак технологія GaN CMOS була перешкоджана труднощами реалізації p-канальних транзисторів та їх інтеграції з n-канальними.

Команда використовувала технологічну платформу силових пристроїв GaN, намагаючись вирішити проблему, пов’язану з інтерфейсом затвор-діелектрик/канал. Вони розробили структуру «прихованого каналу», яка була включена за допомогою технології киснево-плазмової обробки (OPT), що призвело до p-канальних GaN транзисторів із добре збалансованою матрицею продуктивності порогової напруги для роботи в режимі покращення, високим співвідношенням струмів ON/OFF, і здатність керувати високим струмом. Також був розроблений процес монолітної інтеграції для інтеграції GaN CMOS IC з пристроями комутації живлення GaN.

За допомогою пристрою дослідники змогли продемонструвати повний набір елементарних логічних елементів на основі GaN CMOS, включаючи вентилі NOT, NAND, NOR і вентиль передачі. Команда також продемонструвала багатоступеневі логічні схеми, які можуть працювати на частотах мегагерц.

«Це захоплюючий крок вперед. Спочатку ми довели, що всі будівельні блоки є функціональними, а потім ці будівельні блоки можна було б об’єднати для більш складних об’єктів. Таким чином, будь-які комплементарні логічні схеми на основі GaN можна побудувати шляхом створення комбінацій цих логічних вентилів», – сказав Кевін Чен, професор кафедри електронної та комп’ютерної інженерії HKUST.

Команда заявила, що розробка відкриває двері для можливих пристроїв GaN, таких як енергоефективні силові мікросхеми з розширеними функціями керування, датчиків, захисту та приводу на додаток до основних функцій перемикання живлення, а також обчислювальної/керуючої електроніки для суворих умов. .

Наклеювання антен на органи
Дослідники Сінгапурського університету технологій та дизайну (SUTD) займаються розробкою антени, які можна використовувати на біологічних тканинах, як-от органи, для бездротового живлення імплантованих медичних пристроїв.

Антени виготовлені з використанням галінстану, низькотоксичного рідкого металу на основі галію, для створення розтяжних і провідних слідів для котушки. У ході випробувань вони зберігали високу ефективність бездротового живлення навіть у разі екстремальних деформацій, таких як розтягування, згинання та скручування.

«Наша рідкометалева антена пропонує нові можливості для проектування та виготовлення бездротових біопристроїв, які вимагають конформної інтеграції тканинного пристрою. Ми віримо, що ця технологія прокладає шлях до мінімально інвазивних, непомітних медичних процедур», — сказав доктор Кенто Ямагіші з SUTD.

Для створення антени швидкотверднучий силіконовий герметик був пневматично екструдований на еластомерну підкладку товщиною 7 мкм (мікролист Ecoflex), щоб створити малюнок контуру мікроканалу. 3D-друк із прямим написанням чорнилом дозволив команді контролювати ширину, простір і висоту антени. Після вбудовування світлодіодів і перемичок контур був запечатаний окремо стоячим мікролистом Ecoflex для формування мікрофлюїдних каналів.

Жертвований шар полівінілового спирту (PVA), водорозчинного полімеру, використовувався для забезпечення механічної підтримки та дозволив рідкому металу текти в тонкоплівковому мікроканалі для формування розтягуваної котушки. Рідина антена працює на частоті, близькій до 13.56 МГц, стандартній частоті зв’язку ближнього поля (NFC). Крім того, рідкометалева антена показала високу якість (Q)-фактор (>20), демонструючи ефективність бездротового живлення.

Щоб змусити антену прилипати до вологих м’яких тканин, використовувався біоклей під назвою полідопамін, натхненний мідіями. Дослідники виявили, що антена Galinstan може відчувати деформацію розтягування до 200%, відповідати радіусу кривизни 3 мм і витримувати кут скручування на 180 градусів, зберігаючи високий коефіцієнт добротності. Повторні випробування на розтягування не показали погіршення Q-фактора або значущого зсуву робочої частоти.

«У цій роботі ми продемонстрували пряме виготовлення мікроканалів на ультратонких плівках, але прямий 3D-друк мікроканалів дозволяє створювати мікроканали та інші рідинні компоненти на різних типах поверхонь, включаючи біологічні поверхні. Ми віримо, що такі можливості відкриють нові можливості для біологічного зондування, комунікації та терапії», — сказав Мічінао Хашимото, доцент SUTD.

CMOS-сумісний інфрачервоний датчик
Дослідники з Forschungszentrum Jülich, Міланського політехнічного університету, Рома Тре університету та Інституту високопродуктивної мікроелектроніки Лейбніца розробили рентабельний інфрачервоний детектор які можна інтегрувати в чіпи камер і смартфони.

Інфрачервоні детектори можуть бути корисними в таких додатках, як автомобільні камери, оскільки ці довжини хвилі світла не спотворюються дощем, туманом або серпанком.

«Вже є інші камери, які використовуються для цих цілей. Однак їхня дуже висока вартість забороняє використовувати їх у повсякденному житті», – сказав д-р Ден Бука з Forschungszentrum Jülich. «Наш детектор заповнює прогалину, оскільки він охоплює діапазон спектру, для якого на сьогоднішній день не було економічно ефективних датчиків. Розумне поєднання елементів і сплавів, які добре сумісні з кремнієм, тепер дозволяє нам використовувати простий виробничий процес із стандартними промисловими інструментами. Таким чином, тепер ми можемо створювати дуже недорогі чіпи для камер, які можна інтегрувати в будь-який смартфон так само, як у видимі камери, які зараз використовуються».

В основі пристрою лежить тонкий шар кремнію з нанесеними зверху шарами германію та германію-олова.

"Напівпровідники германій-олово були розроблені в Юліху", - сказав професор Джованні Ізелла з Політехнічного університету Мілана. «На оптимізацію всіх параметрів матеріалів і конструкцій пристроїв для цього знадобилося майже 10 років. Але тепер ці напівпровідникові шари можна створювати на будь-якій фабриці чіпів за встановленою технологією».

Детектор охоплює два діапазони інфрачервоного випромінювання: короткохвильове інфрачервоне (SWIR) і ближнє інфрачервоне (NIR). Для перемикання між ними напруга зміщення, що подається на детектор, змінюється на протилежне. «Таким чином ми розширюємо сферу застосування датчика», — сказала Ізелла.

Окрім бачення крізь туман, інші програми включають заглядання під шари фарби на картинах, перевірку захисних елементів у банкнотах або розрізнення речовин на основі їхніх різних властивостей поглинання в діапазоні NIR та SWIR.

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