Strutture semplici di microprocessori e DRAM realizzate su substrati di materiale organico, ma anche un processo per stampare transistor di tipo P ed N su un substrato plastico. Sono queste due delle interessanti ricerche di cui si è parlato all’International Solid State Circuits Conference e di cui ha dato notizia EETimes.

Kris Myny, ricercatore dell’istituto di ricerca Imec, ha presentato il suo studio su un processore a 8 bit in grado di gestire fino a 6 istruzioni al secondo in operazioni di routine tradizionali. Realizzata con processo organico sviluppato dall’olandese Polymer Vision, questa soluzione è stata dotata di funzioni aritmetiche, logiche, di bit-shift e di tre registri programmabili. Il processore è composto da 3.381 transistor e consuma 92 microwatt con tensione di 10 volt.

Secondo i ricercatori si possono inserire più transistor – di tipo P – rispetto a quelli integrati da Intel sul 4004, uno dei primi microprocessori dell’azienda statunitense. Per far funzionare il processore, Imec ha sviluppato un generatore d’istruzioni su un foglio separato del substrato.

Le istruzioni hard-codec sono state inserite sul processore tramite una scheda di sviluppo tradizionale. “Idealmente vogliamo un microprocessore embedded con una memoria non volatile e input e output a 8 bit, ma la tecnologia organica non è abbastanza matura per questo”, ha dichiarato Myny.

Kris MyNy con il processore 8-bit su substrato organico

Gli ingegneri hanno bisogno di portare i processori organici fino a frequenze di kilohertz per ottimizzare i path critici e usare materiali semiconduttori altamente mobili. Con i transistor di tipo N si potrebbero inoltre realizzare circuiti con capacità più complesse, ma secondo Myny prima di tutto serve una roadmap tecnologica.

Il secondo studio, sulla memoria, è stato effettuato da Wei Zhang dell’Università del Minnesota. Il ricercatore ha descritto una DRAM organica a 64 bit capace di operazioni in lettura di 12 millisecondi e in scrittura di 20 millisecondi. L’array 8×8 usa celle DRAM a tre transistor e consuma 10 nW per bit come energia di refresh.

Il dispositivo è stato realizzato con una tecnica di stampaggio definita “aerosol jet printer” che usa un elettrolita con capacità di gate superiori di uno o due ordini di grandezza rispetto alla tradizionale DRAM in silicio a 65 nanometri. Come il processore organico usa solo transistor P.
Il prossimo passo del ricercatore sarà quello d’integrare un array DRAM in uno schermo organico flessibile, in modo da usare la memoria come l’archiviazione delle immagini.

I due studi potrebbero essere aiutati dalle scoperte di Anis Daami, ingegnere del laboratorio di ricerca CEA-Liten in Francia, che ha descritto un nuovo processo per la stampa di strutture CMOS su un substrato plastico. “Questo processo ha capacità di produrre transistor N e P con prestazioni simili sia per le applicazioni digitali che analogiche”, ha dichiarato Anis Daami.

Il ricercatore ha mostrato una gamma di dispositivi posti su fogli larghi 380×1320 mm creati con una tecnica definita “laser ablation”. La maggior parte dei progetti sono stati implementati all’interno di canali larghi 20 micron, tuttavia il processo può supportare linee più ristrette. “Ora stiamo lavorando per ridurre i valori dei canali”, ha dichiarato Daami.