芯片“进化论”:细数不为人知的最新芯片科技

智能家居 2020-05-08 10:30199未知admin


和生命体一样,芯片也处在不断的进化之中。

随着技术的不断进步与发展,芯片这一庞大家族正在朝着不同的方向“进化”。

以纸为基的芯片

自1947年,世界上第一个点接触型的锗晶体管面世,此后的芯片几乎都采用以硅材料为基础发展起来的新型材料,包括 绝缘层上的硅材料、锗硅材料、多孔硅、微晶硅以及以硅为基底异质外延其他化合物半导体材料等。

因此,芯片也被统称为“硅基半导体器件”

随着芯片的应用场景变得更加广阔,传统硅基模式已无法满足所有需求。各类新型芯片横空出世,“纸基芯片”就是其中之一。

纸质微流控芯片(paper-based microfludics),简称纸基芯片,是采用纸张作为基底(如滤纸、层析纸及硝酸纤维素膜等),代替硅、玻璃、高聚物等材料,通过各种技术在纸上加工出具有一定结构的亲/疏水微细通道网络的微流控芯片。

纸基芯片和传统硅基芯片一样,可集成样品制备、生物和化学反应、分离、检测等基本操作单元,由微通道形成网络,以可控流体贯穿整个系统,来实现各种功能。

其制作材料,分为疏水性亲水性两种。疏水性材料如光刻胶、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、蜡、聚苯乙烯、烷基烯酮二聚体等;亲水性材料则是纸基芯片的基质材料,如:滤纸、硝酸纤维素膜、棉布等。

相比于难以提纯以及成本高昂的单晶硅,纸张具有容易获取和成本低等优势,并且通过毛细作用,液体可以流入纸张,使人们能在极小地空间内简便的操控液体。

纸基芯片因其检测速度快、操作简便、可便携和成本低廉等优势,正在受到基础科学研究、临床疾病诊断等多领域的重视,极大促进了低成本分析技术的发展。

作为一个多元化应用平台,纸基芯片技术具有广阔前景。尤其在一些资源受限的地方,如第三世界国家,缺乏昂贵的检测仪器和训练有素的医疗保健专员,纸基芯片具有重大应用价值。

“虽然价值巨大,但纸基芯片现在面临着难以量产的难题。”东南大学电子科学与工程学院教授赵宁告诉亿欧科创。

目前纸基芯片上微反应通道的加工仍依赖于光刻、喷蜡打印、喷墨打印、丝网印刷和等离子刻蚀等技术,以上技术不仅需要精密的设备,并且加工效率低,难以实现纸基芯片的大规模制造。

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