圖說：imec可彎曲的 8 位元微處理器，與2歐元對照圖。
在本周的 2022年國際固態電路研討會（International Solid-State Circuits Conference，2022 ISSCC）上，imec （奈米電子學及數位科技上領先全球的比利時微電子研究中心）、魯汶大學和PragmatIC Semiconductor （軟性電子科技的全球領導者）展示了採用 0.8 微米金屬氧化物軟性技術的最快速 8 位元微處理器，能夠即時運算複雜的組合代碼。該微處理器以獨特的數位設計流程，可建立一個新的金屬氧化物薄膜技術標準元件庫與各種物聯網應用設計相關。imec合作夥伴 PragmatIC Semiconductor所提供的強化薄膜科技，是將約 16,000 個金屬氧化物薄膜電晶體整合在 一片24.9平方毫米可彎曲晶片上的關鍵技術。
相較於Si CMOS-based電子技術，以薄膜電晶體技術為基礎的軟性電子更能達到低成本、細薄、可撓性或適形性裝置的應用。該技術已經在健康貼片感測器、無線射頻辨識（RFID） 標籤、及平板顯示器的驅動程式等領域上取得進展。這項技術缺少的是一個可彎曲的微處理器，以執行更複雜精細的訊號處理 — 新增的運算功能可更為廣泛延伸到各種物聯網應用中。
imec 以 0.8 微米銦鎵鋅氧化物（IGZO）電晶體技術設計了一款可彎曲的 8 位元微處理器，能夠執行如此複雜的計算。imec 首席科學家Kris Myny表示：「我們的可彎曲微處理器展現出物聯網應用的卓越特性，包括高速（最大運轉速度 71.4kHz）、低功率消耗（10kHz 運轉時為 11.6mW，最大運轉速度時為 134.9mW）和高電晶體積體密度（在一塊 24.9 平方毫米晶片上，閘極長度0.8 微米，約有 16,000 個電晶體）。此外，在 ISSCC 2022 上，我們將透過執行家喻戶曉的貪食蛇遊戲的複雜組合代碼來展示我們電路的即時運作。」
有了新的微處理器，imec 解決了單極系統設計上最大的挑戰。Kris Myny說：「以 IGZO 為基礎的金屬氧化物薄膜電晶體是n型，與互補技術相比，這會導致電路更高（靜態）的功率消耗。為因應此問題，我們以 MOS6502 微處理器 （史上最具影響力的微處理器之一）的開放原始碼文件為起點，創建了自己的一套設計流程，以制訂元件和邏輯閘數量的方式，達到我們的可彎曲 6502 微處理器在範圍、功率和速度方面的最佳設計 — 採用pseudo-CMOS作為我們的邏輯系列。這種獨特的設計流程讓我們能夠為金屬氧化物薄膜技術建立起一座新的標準元件庫，可用於革新以金屬氧化物薄膜技術為基礎的應用。因此，這項工作達成了我的歐洲研究委員會（ERC）啟動資助計畫，並開啟薄膜電晶體技術領域的新視野。」
為了製造可彎曲的微處理器，imec 找上PragmatIC一起合作 ，其獨特的 FlexIC Foundry 能提供軟性積體電路的快速模組設計和高產能製造服務。PragmatIC 產品開發部副總裁Brian Cobb說：「直到最近，都尚未出現成熟而健全的技術，能夠整合產量充足的大量薄膜電晶體。我們領先的 FlexLogIC 晶片製造廠現在能以超低成本迅速處理如此複雜的新設計，以輕薄可彎曲的晶圓提供積體電路。我們的 FlexIC Foundry 服務持續協助像 imec 這樣的設計團隊得以擴展軟性電子產品設計上及實務使用的範圍。」
本研究在歐洲研究委員會（ERC）的啟動資助計畫 FLICs內進行，以歐洲聯盟所提出的European Horizon 2020 研究與創新計劃第 716426 號補助金協議為依據。
