柔性集成電路，未來可期_TFT:MEC

來源：內容由半導體行業觀察原創，作者：李飛，謝謝。

隨著可折疊屏幕在智能設備中的普及，柔性電子已經逐漸進入了主流視野。而在顯示屏之外，柔性集成電路還有很大的潛力，本文將對此做介紹和分析。

柔性集成電路的應用

柔性電路是指在柔性基底是制造的電路，而柔性集成電路則是在柔性基底上實現的高集成度大規模電路。

柔性集成電路一個顯而易見的優勢是可彎曲，甚至可折疊。這對于健康相關應用和可穿戴設備來說都很有用，例如可以像創可貼一樣貼在用戶身體上的生理信號監控產品中，使用可彎曲的柔性集成電路就很方便。

Ankr Staking：用戶現可將ANKR從以太坊橋接至其它鏈:7月29日消息，Ankr Staking發推稱，用戶現在可以將他們的ANKR從以太坊主網橋接至Arbitrum（ARB）、Optimism（OP）、Avalanche（AVAX）、Fantom（FTM）。[2023/7/30 16:06:24]

除了可彎曲之外，柔性電路的另一大優勢是成本較基于硅的集成電路來說，成本要低很多。這一點，和上面的可彎曲相結合，有可能會成為下一代萬物智能的重要賦能技術。提起物聯網設備，大家的第一印象還是一個電子設備，售價至少要數十人民幣；而在“萬物智能”的設想中，生活中每一個物件都應該是智能化的，包括飲料、零食、洗衣液等等，都應該有能力可以接入物聯網中，而這就對于物聯網電子部分的成本、尺寸和可集成性等都提出了新的需求。而如前所述，柔性電子的兩大特性則正好對應萬物智能的兩大需求：可彎曲的特性讓柔性集成電路可以很方便地集成到不同物件的表面，例如彎曲的洗衣液屏，需要被折疊的辣條包裝等等；而低成本的優勢則可以讓加入柔性集成電路的額外成本足夠低因此可以進入海量的物件中。由此實現的“萬物智能”構想則有可能比今天的物聯網的智能程度更進一步，例如基于柔性集成電路的系統可以檢測你的洗衣液還有多少剩余，從而在合適的時間節點給你推送需要購買的通知。而從另一個角度來看，萬物智能意味著這類集成電路的出貨量將比目前的手機等最主流的智能設備還要高幾個數量級，其潛力巨大。

美俄勒岡州司法部總檢察長回避對前FTX高管的刑事調查:5月24日消息，美國俄勒岡州司法部正在對FTX前工程總監Nishad Singh展開刑事調查，不過該司法部總檢察長Ellen Rosenblum已回避調查。根據5月18日的一份新聞稿，俄勒岡州司法部去年10月接管了對Nishad Singh向俄勒岡州民主黨捐款50萬美元的調查。俄勒岡州選舉部門在經過7個月的調查后，將此案提交給了俄勒岡州司法部，聲稱有“足夠的信息”證明刑事調查是合理的。一位發言人表示，Ellen Rosenblum的回避將涵蓋選舉部門提交的“審查、調查或起訴”，副檢察長Lisa Udland將領導調查。[2023/5/24 15:22:45]

柔性電子發展現狀：通信和傳感已經逐漸成熟

基于薄膜的柔性傳感以及通信集成電路已經有了很長的開發歷史，目前已經逐漸接近成熟。

SEC前律師：Coinbase正面臨著生存的風險:金色財經報道，SEC前律師John Reed Stark在社交媒體上稱，Coinbase正面臨著生存的風險。我的看法是，美國證券交易委員會很可能會指控Coinbase，甚至可能是他們的CEO，至少會指控他們沒有注冊為交易所，沒有注冊為交易商和沒有注冊為清算公司。[2023/5/6 14:46:12]

就傳感集成電路來說，目前基于薄膜電子的柔性傳感器已經可以實現壓力、應力、溫度等重要信號的傳感能力，對于可穿戴設備這樣的第一個目標應用已經有了足夠的能力。但是，光有傳感器本身并不具有足夠的吸引力來說服用戶使用柔性電子，而必須要與其他的柔性模塊相配套。

柔性通信集成電路的研究時間比起柔性傳感器來說稍短一些，但是目前也已經有了相當的進步。用于通信的柔性集成電路常用的是近場通信的原理，即利用外部的射頻能量來給通信系統供電并完成傳輸。目前，使用柔性基底實現的通信集成電路常用基于IGZO的薄膜晶體管，并利用TFT來完成整流、調制、時鐘產生以及相關的數字電路用于通信協議接口。一個基于TFT的柔性近場通信集成電路通常含有數千個TFT晶體管。

Bakkt四季度收入為1560萬美元，同比增14%:金色財經報道，Bakkt發布第四季度報告稱，在另一項大額減值費用的推動下，第四季度的收入和支出有所增加。收入為1560萬美元，低于FactSet估計的1600萬美元，但仍同比增長14%。調整后的利息、稅項、折舊和攤銷前收益低于預期，為-3050萬美元，比去年高出30.3%。預估數字為-2800萬美元。營業費用從8600萬美元增至3.41億美元，比2022年第四季度增長近300%。費用由約2.72億美元的非現金商譽和無形資產減值支出推動。

Bakkt報告第三季度凈虧損15億美元，這主要是由于其先前公布的商譽減值費用所致。[2023/3/10 12:53:32]

數據：最近一周，以太坊網絡新增283萬枚NFT資產:金色財經報道，NFTScan數據顯示，最近一周，以太坊網絡新增283萬枚NFT資產，平均每天新增鑄造40.42萬枚NFT資產。[2022/9/24 7:18:02]

在有了傳感器和通信電路之后，自然就出現了不少把兩者集成在一起實現實用化的柔性集成電路系統的努力，包括柔性溫度傳感器加NFC實現實時體溫監控等；另外也有不少使用TFT實現模擬電路的研究，包括較高性能的放大器等，以提升整體柔性集成電路的性能。然而，在通信和傳感之外，柔性電子目前主要的短板還是在于處理器領域，而具有高集成度的柔性處理器的出現將會將柔性電子的成熟度推上更高的一個層次。

ARM的研究補上了柔性電子處理器的空缺

最近，芯片IP巨頭ARM和英國初創公司PragmatIC合作研發的基于柔性TFT的32位ARM處理器則可以說是將柔性集成電路領域的一個重要里程碑。在七月底發布在頂級科學期刊《自然》的論文中，ARM和PragmatIC則公布了該研究的一些重要信息。

首先，該ARM處理器的完成度和復雜度非常高。它基于ARMv6-M架構外加兩級流水線，可以直接跑兼容Cortex-M0的程序。在模塊方面，它事實上是一個SoC，除了CPU之外，還包括了互聯接口、ROM和RAM。其等價邏輯門數高達18000，比前述的由上千個TFT組成的柔性集成電路的規模大了一個數量級。處理器的時鐘頻率可以達到29KHz，功耗則為21mW。

此外，在設計流程和制造工藝方面，使用了PragmatIC提供的工藝技術。該技術使用了IGZOTFT晶體管，晶元尺寸為200mm，而晶體管溝道尺寸則為0.8um，供電電壓為3V，可用的金屬層數為4層。在論文中，研究者估計基于同樣的TFT器件，預計可以繼續進化到支持十萬門數量級的柔性集成電路，離目前的萬門處理器還有至少一個數量級的上升空間。PragmatIC還提供了該工藝對應的標準單元庫和工藝庫，其中標準單元庫中提供了常見的邏輯門，而標準單元庫和SDK搭配則可以直接兼容標準化的數字EDA流程，因此整套設計流程已經非常接近商用化。

柔性集成電路的未來

與硅基CMOS電路目前已經接近摩爾定律的瓶頸不同，柔性集成電路目前還處于摩爾定律發展曲線的初期，因此未來無論是集成度、性能還是功耗方面都可望會有很大的提升空間。根據歐洲頂尖半導體研究機構IMEC在《自然·電子學》發表的柔性集成電路的展望論文《Thedevelopmentofflexibleintegratedcircuitsbasedonthin-filmtransistors》，當未來的柔性集成電路的特征尺寸發展到200nm左右時，其電路性能可望達到目前的20倍以上，而功耗則可以達到目前的一百分之一。到那個時候，我們可望可以看到功能更強大的柔性集成電路SoC，從而真正賦能下一代“萬物智能”時代，讓智能化走入所有日常物件。

歐洲的機構在柔性集成電路的研究領域有非常高的熱情。英國芯片IP巨頭ARM在柔性集成電路研究領域做了非常多的投資，并且主導了一系列具有前瞻性的研究。除了這次發表的首個柔性32位ARM處理器之外，ARM在這之前還發表了一系列基于柔性集成電路的工作，包括基于TFT的機器學習加速器等等。另外，IMEC在柔性集成電路領域也有很多重要的工作。目前，中國的TFT相關產業在顯示領域有京東方這樣的領軍企業，擁有不錯的底子，希望能在柔性集成電路領域的研究在未來幾年能有更多投入，從而當柔性集成電路成為主流時，中國的相關產業也能成為領軍企業。

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