"Тенденция идет к все более мелким и более сложным компонентам. Сегодня электронные схемы меньше нескольких квадратных миллиметров и уже содержат отдельные элементы, такие как транзисторы, электронные резисторы, конденсаторы, резонаторы или микроконтроллеры », — говорит Шарль-Аликс Манье из отдела технологий системной интеграции и взаимосвязи Институт надежности и микроинтеграции им. Фраунгофера IZM в Берлине.
Укладка экономит место
Исследователи разработали производственный процесс, который позволяет еще больше миниатюризировать микрочип определенного типа: программируемые генераторы. Они отвечают за временную синхронизацию и передачу информации в электронных устройствах. Например, крошечный 1.Цепи площадью 5 квадратных миллиметров являются частью систем беспроводной связи, таких как GSM или Bluetooth, а также MP3- или DVD-плееров и навигационных систем.
Специалисты по микротехнологиям в IZM складывают отдельные части, составляющие микросистему, друг на друга, вместо того, чтобы упаковывать их как отдельные компоненты и размещать их рядом друг с другом. Таким образом, модуль содержит в себе все необходимые компоненты.
Или, другими словами, теперь можно производить несколько тысяч компонентов одновременно.
«Эта интеграция экономит много места и снижает стоимость всего производственного процесса. Это приводит к значительному улучшению производительности и миниатюризации », — говорит Манье. Каждый микроэлектронный компонент воспроизводится на одной пластине.
Большинство из них представляют собой круглые силиконовые диски толщиной около миллиметра. Они напоминают CD или DVD, но диаметром до 30 см больше. Теперь под вакуумом соединяются сами диски, а не отдельные компоненты, что приводит к производству большого количества полностью «упакованных» микрочипов за один этап. «Чтобы компоненты не стали слишком толстыми, мы применяем процесс разбавления в процессе упаковки. Таким образом, в настоящее время мы можем достичь высоты модулей менее 500 микрометров », — говорит Манье, описывая опыт IZM.
Благодаря новой конструкции модуля исследователи стремятся уменьшить размер генератора, который заключен в кремний. В то же время они стремятся расширить сферу его применения. Идея состоит в том, чтобы уменьшить площадь поверхности схемы и энергопотребление за счет интеграции системы на кристалле (SoC) в сочетании со стекингом компонентов.
Опыт IZM в настоящее время применяется в европейском исследовательском проекте "Go4Time".
Здесь специалисты по микроэлектронике из Финляндии, Германии, Нидерландов, Италии и Швейцарии сотрудничают, чтобы оптимизировать конструкцию крошечных схем. Семь партнеров из области исследований и промышленности положили глаз на специальные осцилляторы. Проблема в том, что частота модуля — скорость передачи информации — может варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды и конструкции встроенного резонатора.
В этом случае могут быть помехи, соединение мобильного телефона может быть прервано или MP3-плеер может начать пропускать.
Программирование генераторов напрямую
Чтобы этого не произошло, Go4Time работает над созданием модуля синхронизации, который можно свободно программировать. В результате можно было контролировать частоту и компенсировать изменения температуры. «Наша цель — производить генераторы, которые очень эффективны и подходят для всех видов приложений.
Это сложная задача, которая сочетает в себе разработку процессов, промышленное проектирование, проектирование схем и сборку микроэлектроники », — говорит Манье. Ожидается, что первые результаты будут опубликованы в течение года, а прототип модуля синхронизации будет представлен на выставке Sensor + Test 2013 с 14 по 16 мая в Нюрнберге.