Micro Chiplets

Dans le même laboratoire de recherche où l'Ethernet, l'imprimante laser et l'interface utilisateur graphique sont nés, les ingénieurs élaborent une toute nouvelle façon d'assembler les appareils électroniques, une technique qui pourrait être plus rapide, moins chère et plus polyvalente.

En règle générale, les puces sont fabriquées en vrac sur des tranches de semi-conducteurs, puis découpées en unités individuelles et placées sur des cartes mères à l'intérieur d'ordinateurs et d'autres appareils. Mais les chercheurs du PARC, à Palo Alto, en Californie, envisagent de faire quelque chose de différent avec les plaquettes : les découper en puces de la largeur d'un cheveu, les mélanger dans une encre et guider électrostatiquement les minuscules morceaux vers le bon endroit et l'orientation sur un substrat. , d'où un rouleau pourrait les saisir et les imprimer.

Eugène Chow

À gauche : un outil de gravure au laser découpe une plaquette de silicium en petits copeaux.

À droite : les milliers de puces ont des charges positives et négatives, appliquées à la plaquette au moyen de couches minces.

Les chiplets, chacun de 200 micromètres sur 300 micromètres, sont placés dans un fluide.

Quatre puces sont guidées en place sur un substrat de verre à l'aide de champs électriques complexes générés par des fils en spirale.

Après qu'un rouleau a déposé les quatre puces sur un substrat en plastique, une imprimante les relie ensemble.

Quatre puces, à peine visibles dans les coins et au milieu des lignes à gauche, sont maintenant reliées par des fils imprimés dans un concept de preuve de fabrication. Deux électrodes sont visibles à droite.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de septembre 2014

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Bien que maintenant à un stade très précoce, la technologie pourrait conduire à de nouveaux types de dispositifs informatiques, tels que des réseaux d'imagerie à haute résolution fabriqués à partir de minuscules détecteurs ultrasensibles assemblés par millions. Étant donné que les imprimantes peuvent déposer des matériaux sur différents substrats, cette technologie pourrait être utilisée pour fabriquer des appareils électroniques flexibles hautes performances, de minuscules capteurs ornés de réseaux denses de divers capteurs ou des objets 3D avec des fonctions informatiques intégrées, explique Janos Veres, qui gère L'équipe électronique imprimée du PARC. Et cette approche pourrait permettre à un plus grand nombre de personnes et de petites entreprises de concevoir et de fabriquer des appareils informatiques personnalisés.

La vision de PARC pour la technologie commence par des plaquettes fabriquées par des méthodes conventionnelles et conçues pour contenir des milliers de minuscules dispositifs fonctionnels. Ceux-ci pourraient inclure des LED ou des lasers, des processeurs et de la mémoire, ou des capteurs basés sur des dispositifs microélectromécaniques, ou MEMS. Ils deviendraient tous des matières premières pour une palette d'encres infusées de puces. Les systèmes d'impression électroniques existants utilisent généralement des matériaux moins performants, mais potentiellement, nous pouvons utiliser les puces absolument les plus performantes du marché, explique Eugene Chow, un ingénieur électricien qui dirige le projet.

La technologie rassemble les puces en place à l'aide de champs électriques contrôlés par logiciel générés par des réseaux de fils sous un substrat d'assemblage. Comme des boules roulant dans des divots, les chiplets vont à des endroits définis par les champs électriques. Les champs changent dans le temps et dans l'espace selon toutes sortes de modèles fantaisistes qui peuvent être contrôlés pour permettre un assemblage à haut débit, explique Chow.

Pour l'instant, le placement est facilité par de simples charges positives et négatives ajoutées aux chiplets avant que les tranches ne soient hachées. Pour qu'un système d'impression puisse gérer différents types de puces, PARC envisage de les différencier avec des codes-barres uniques basés sur la charge ou de créer plusieurs étapes d'impression, avec un type de puces défini à chaque étape. Dans des années, si cela fonctionne, c'est une nouvelle plate-forme où nous rassemblons des millions et des milliards de choses, dit Chow.

Le premier obstacle consiste à déterminer comment assembler avec précision les chiplets ; jusqu'à présent, PARC a réussi à en placer quatre à la fois, puis à les câbler ensemble dans un deuxième temps. Pourtant, cette réalisation est un début vers l'accélération de l'évolution de la microélectronique, dit Veres. Nous pouvons itérer de nouveaux circuits chaque minute, ouvrant des milliers d'utilisations.

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