Ett team ledd av professor Keon Jae Lee från institutionen för materialvetenskap och teknik vid KAIST har utvecklat in vivo kiselbaserade flexibla storskaliga integrerade kretsar (LSI) för biomedicinsk trådlös kommunikation.

Kiselbaserade halvledare har spelat betydande roller i signalbehandling, nervstimulering, minneslagring, och trådlös kommunikation i implanterbar elektronik. Dock, de stela och skrymmande LSI-chipsen har begränsad användning i in vivo-enheter på grund av inkongruent kontakt med de krökta ytorna på mänskliga organ. Framförallt, artificiella näthinnor som nyligen godkänts av Food and Drug Administration (se pressmeddelandet från FDA:s godkännande för artificiell näthinna) kräver extremt flexibel och smal LSI för att införliva den i det trånga området av det mänskliga ögat.

Även om flera forskarlag har tillverkat flexibla integrerade kretsar (ICs, tiotals sammankopplade transistorer) på plast, deras felaktiga inriktning i nanoskala på plast har begränsat demonstrationen av flexibla nanotransistorer och deras storskaliga sammankoppling för in vivo LSI-applikationer såsom huvudprocessenhet (MPU), minne med hög densitet och trådlös kommunikation. Professor Lees team demonstrerade tidigare fullt fungerande flexibelt minne med ultratunna kiselmembran (Nano Letters, Flexibel Memristive Memory Array på plastsubstrat), dock, dess integrationsnivå och transistorstorlek (över mikronskala) har begränsade funktionella tillämpningar för flexibel konsumentelektronik.

Professor Keon Jae Lees team tillverkade radiofrekvensintegrerade kretsar (RFIC) sammankopplade med tusen nanotransistorer på kiselskiva med den senaste CMOS-processen, och sedan avlägsnade de hela bottensubstratet förutom det övre 100 nm aktiva kretsskiktet genom våtkemisk etsning. De flexibla RF-omkopplarna för trådlös kommunikation var monolitiskt inkapslade med biokompatibla flytande kristallpolymerer (LCP) för biomedicinska tillämpningar in vivo. Till sist, de implanterade de LCP-inkapslade RFIC:erna i levande råttor för att demonstrera den stabila driften av flexibla enheter under in vivo-förhållanden.

Professor Lee sa, "Detta arbete kan ge ett tillvägagångssätt för flexibel LSI för ett idealiskt artificiellt näthinnasystem och andra biomedicinska apparater. Dessutom, resultatet representerar en spännande teknologi med stark potential att realisera fullt flexibel konsumentelektronik såsom applikationsprocessor (AP) för mobila operativsystem, minne med hög kapacitet, och trådlös kommunikation inom en snar framtid."

Detta resultat publicerades i maj-onlinenumret av American Chemical Societys tidskrift, ACS Nano (In vivo flexibla RFIC:er monolitiskt inkapslade med LCP). De är för närvarande engagerade i att kommersialisera ansträngningar för rull-till-rulle-utskrift av flexibel LSI på plastsubstrat med stor yta.