日本半导体能源研究所和TDK联合开发配备RF电路的CPU内核
作者:大久保 聪
来源:日经BP社
日期:2007-03-04 11:42:55
摘要:日本半导体能源研究所和TDK联合开发配备RF电路的CPU内核。双方在IEDM上所发表的在塑料底板上形成的配备RF电路的CPU内核,使用13.56MHz频带,进行加密处理和认证。不包括天线部分,无线标签的面积为14mm×14mm,厚度为195μm。
图1:上边就是采用塑料底板且配备RF电路的CPU内核。天线已经接上了。下边则是使用玻璃底板且配备RF电路的CPU内核。 |
图2:弯曲状态下的配备RF电路的CPU内核 |
双方在IEDM上所发表的在塑料底板上形成的配备RF电路的CPU内核,使用13.56MHz频带,进行加密处理和认证。不包括天线部分,无线标签的面积为14mm×14mm,厚度为195μm。即使加上天线部分,无线标签的面积也只有约30mm×20mm(图1)。即便以10mm的曲率半径进行弯曲,也能正常工作(图2)。作为其用途,除Suica和“Edy”等电子货币服务等领域使用的非接触IC卡外,还提到了在重要文件上的应用。从后者来说,就是指利用其薄且可弯曲的特点,在合同、护照和公文等纸张中利用配备RF电路的CPU内核,实现安全功能。
要想嵌入纸张,据称必须使塑料底板的厚度达到100μm以下。在195μm的厚度中,配置RF电路和CPU等电路的多晶硅层只有数μm,整个厚度几乎都被塑料底板占去了。据称,目前正在对采用薄塑料底板、配备RF电路的CPU进行薄型化研究。
载流子迁移率基本上没变
作为使用多晶硅TFT,在塑料底板上形成电路的先例,半导体能源研究所过去曾形成过工作频率为13MHz的8位CPU内核。先在玻璃底板上形成基于多晶硅TFT的8位CPU内核,之后再将此电路转移到塑料底板上。此次配备RF电路的CPU内核也采用了这种转移技术。而且提高了多晶硅TFT的电气特性,同时还控制了转移后电气特性的下降。由此,在塑料底板上不仅能够形成CPU内核,还能形成RF电路。
据半导体能源研究所和TDK称,配备RF电路的CPU所采用的TFT电子迁移率在转移前(在玻璃底板上形成的阶段)为477cm2/Vs,转移到塑料底板上以后为475.7cm2/Vs。空穴迁移率则分别为154.9cm2/Vs,150.3cm2/Vs。所以,从变化率来讲,n型TFT约为0.3%,p型TFT约为3%,“可以说,变化率小得都可以忽略到TFT之间电气特性的差异中”(半导体能源研究所董事小山润)。以前,n型TFT的电子迁移率在转移前和转移后分别为413cm2/Vs和389cm2/Vs。与此相比,转移前的电子迁移率提高了约16%,转移前后的变化率缩小到了近1/20。
从制造工序来讲,在玻璃底板上首先设置剥离层,再形成多晶硅膜,在多晶硅层中嵌入TFT电路后,粘接塑料底板,最后剥离玻璃底板。通过对制造工序中所使用的剥离层材质进行改进,在向塑料底板转移时就能避免破坏TFT,防止载流子迁移率的下降。还通过改进多晶硅层的形成方式,提高了载流子迁移率。目前仍处于开发阶段,成品率约为50%。
“希望把耗电量降低1位数”
据悉,这种配备RF电路的CPU内核目前仍处于研究阶段,尚需5~6年才能投入实用。要想达到实用水平,不仅是成品率的提高,降低耗电也将成为一大课题。此次试制的样品耗电为4.1mW,与使用硅芯片相比,要高出1位数。半导体能源研究所和TDK表示,必须将耗电量降低1位数。除降低电路的寄生电容外,还准备采用一项能够准确地切断空闲电路电源的电路技术,并利用软件技术等手段,降低耗电量。
如果能够降低耗电量,在认证时就能拉开读写卡器与配备RF电路的CPU内核之间的距离。此次试制的样品,必须与读写卡器保持数mm的距离才能使用。双方希望最少要把认证距离提高到数cm的水平。