發布日期：2022-07-14 點擊率：41
總部位于愛爾蘭的專門從事傳感器與混合信號CMOS設計的新創公司ChipSensors日前宣布,已研發出了一項新技術能讓IC表面感測溫度、濕度、病原體以及某些特定氣體。該嵌入式傳感器技術置于一種傳統制造工藝的復雜CMOS IC之上,可以用來創建微型但通用的工業、科研和醫療用傳感器,并可通過該IC實現微控制器與無線發射器功能,把所收集到的數據發送到芯片外。
該項技術的核心在于標準亞微米CMOS工藝中所采用的低k值電介質材料。這種材料的多孔性使其能夠選擇性地接受或阻隔被感測物質的滲入,從而實現電容性傳感器的工作原理。
一般情況下,IC的表面經過了鈍化處理,因此不會受到周圍環境的影響。類似地,通過表面處理后,低k值材料的孔隙通常是關閉的。但ChipSensors聲稱,若把經特別處理過的特定區域暴露在周圍環境中,就可以通過片上電路來檢測和測量由環境引起的電氣特性。
人們一般會認為濕氣的侵入會影響IC的長期可靠性,但ChipSensors首席執行官Tim Cummins卻挑戰這一觀點,堅稱如今的低k值電介質不會有泡脹傾向。他解釋道:“我們可以選擇性地打開芯片的部分表面。通常我們只使用多層互連最上面的蝕刻終止層。該層能夠防止埋層受到影響?！崩迷摴咀孕虚_發的一種18位sigma-delta A/D轉換器,可以測量由于濕度或氣體滲入造成的介電常數變化。
這種傳感器技術可以用作常規芯片生產之后的一個單獨的工藝步驟,或者是作為測量芯片表面經過處理的電介質邊緣電容的一種方法,Cummins表示。ChipSensors公司建議利用電路內置的加熱元件來去除濕氣,并把多孔電介質還原到其初始狀態,已備復用。
Cummins提到該技術將采用多家供應商提供的CVD和旋涂式電介質,并表示對此很有信心?！拔覀円雅c臺聯電(UMC)合作,通過Europractice多項目晶圓(MPW)服務,在沒有使用任何特殊步驟的情況下生產出了微米的CMOS原型芯片。”他告知。此外,ChipSensors還吸引了一家提供微米器件的美國公司的注意。但Cummins只透露這位合作伙伴是“一家微控制器公司”。
雖然這項技術似乎可以輕松地開發出單芯片無線傳感器,但ChipSensors目前的演示板仍包含了一個基于芯片的傳感器和一個與筆記本電腦連接以顯示實時測量數據的片外無線鏈路。
該技術可以作為電機溫度調節器和濕度調節器的一種全電子化替代者,而且,它還被證實能有效地監控處理器及其它復雜芯片的行為,并反饋結果以幫助他們控制自己的性能和功耗。
另外,ChipSensors也在開發該技術的超低功率無線版本,以便整合進無源和有源ID標簽。
迄今為止,這家新創公司還沒有產品推向市場,但有望在明年第一季度推出沒有集成無線電和微控制器的芯片傳感器。
作者:蔡培德
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