Dij10062022

Darrera actualitzacióDim, 27 Set 2022 11am

Back Estàs aquí:Inicio Tecnologies físiques Laboratoris ¿Això que doblegues és un xip?

¿Això que doblegues és un xip?

L'electrònica impresa sobre plàstic permet desenvolupar xips flexibles i adaptables a gairebé qualsevol superfície, amb costos més reduïts que els xips de silici. El PEC4, associació en la qual participa el CSIC, fomentarà la investigació i ajudarà a les empreses a desenvolupar aplicacions i introduir-se en aquest nou àmbit tecnològic i industrial.

L'electrònica impresa permet obtener dispositius electrònics i fotònics sobre plàstic, flexibles, mitjançant tècniques d'impressió convencionals. Imatge: PEC4/Cetemmsa.PEC4 (sigles de Printed Electronic Cluster) és la primera associació d'Espanya en aquesta àrea. Està formada pel centre tecnològic CETEMMSA, l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC, el Parc de Recerca UAB, el Centre de Accessibilitat i Intel·ligència Ambiental de Catalunya, i el Centre d'Investigació en Metamaterials per a la Innovació en Tecnologies Electrònica i de Comunicacions (els dos últims pertanyents a la Universitat Autònoma de Barcelona).

L'objectiu d'aquest clúster és promoure la investigació i el desenvolupament en aquestes tecnologies emergents, i generar les sinèrgies necessàries amb el sector industrial per facilitar la seva incorporació a l'àmbit de l'electrònica impresa.

Ho farà mitjançant l'elaboració i participació en projectes d'R+D+i, la vigilància tecnològica, els programes de formació i els estudis de viabilitat de casos plantejats per les pròpies empreses. Així mateix assessorarà en el disseny i desenvolupament de nous productes i facilitarà l'accés als centres de fabricació i test de prototips i sèries.

Circuit digital, fruit de la col•laboració del Institut de Microelectrònica de Barcelona (CNM-CSIC) i del Centre de Accessibilitat i Intel•ligència Ambiental de Catalunya (UAB), en el projecte TDK4PE.El sector de l'electrònica impresa és un dels més innovadors i amb més perspectives de creixement a tot el món: es preveu que el 2020 les vendes derivades dels seus productes generaran uns 60 bilions de dòlars.

Què pot fer l'electrònica impresa ...

L'electrònica impresa pot desenvolupar aplicacions en camps tan diversos com la construcció, l'esport, l'automoció, la premsa, el màrqueting, el tèxtil o el packaging, entre d'altres, amb uns temps i uns costos de producció molt baixos.

El secret està en poder imprimir els dispositius electrònics i fotònics mitjançant tècniques d'impressió convencionals, com la serigrafia o la injecció, amb la particularitat que s'usen tintes conductores o semi-conductores. Així, es poden imprimir elements com resistències, condensadors, bobines, transistors ... -tots els components electrònics presents en els circuits convencionals- sobre un plàstic flexible, que després es pot adaptar fàcilment a altres suports no rígids o de formes diverses (teixits, envasos i embalatges o altres objectes).

Entre les aplicacions possibles estan les plaques solars flexibles. Tenen una mica menys de rendiment que les rígides de silici, però poden aprofitar millor la radiació solar, ja que poder adaptar-se a entorns irregulars (teulades, parets, columnes, finestres, vehicles, mobiliari urbà ...).

Una altra àrea prometedora és l'envasament d'aliments, ja que es podran desenvolupar etiquetes amb noves prestacions (com sensors per controlar la cadena de fred o detectar possibles contaminacions en aliments). O els productes de gamma alta (perfumeria, roba, complements, vins i licors ...), amb etiquetes que donin major garantia de l'autenticitat del producte, evitant així la còpia i el frau.

Un altre exemple són els teixits que incorporin alguna funcionalitat extra (color variable, temperatura ajustable, nanopartícules terapèutiques ...). O les bateries impreses, que en el futur podrien ser fins i tot recarregables,  amb aplicació en productes impresos (llibres, catàlegs, publicitat ...) que incorporin il·luminació i àudio. Els sensors biomèdics i els displays flexibles són altres de les línies en desenvolupament.

Exemples d'aplicacions. Esquerra: Pòster intel·ligent desenvolupat per CAIAC amb TMB. Quan es posa el mòbil a sobre, t'indica la millor ruta. Dreta: Alfombreta interactiva desenvolupada per SensingTex que serveix per controlar i regular la música de l’equip connectat.

La flexibilitat i la possibilitat d'acomodar-se formes impossibles per l'electrònica del silici és un dels principals avantatges de l'electrònica impresa. L'altra és la referida als costos. Lluís Teres, investigador del CSIC a l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM) explica que "la microelectrònica en silici té molt altes prestacions però és cara. Fer el disseny i fabricació dels prototips és un procés lent, no exempt de riscos i d'elevats costos. Perquè els costos compensin cal tenir un volum de producció molt elevat, no sempre necessari per a tots els productes i en molts casos només assumibles per empreses grans o fins i tot gegants de l'electrònica".

Els costos de fabricació no serien tan cars, el que permetrà produccions de menys unitats i que empreses petites puguin trobar nous nínxols de negoci.

En canvi, amb l'electrònica impresa dels costos de fabricació no serien tan cars, el que permetrà produccions de menys unitats i que empreses més petites puguin trobar nous nínxols de negoci. A més, i a diferència de la microelectrònica de silici -que concentra la fabricació en unes poques firmes al sud-est asiàtic-, en el cas de l'electrònica impresa es preveu una gran dispersió geogràfica de petites i mitjanes empreses fabricants. Això permetrà una millor adaptació de les escales de producció a nivell local i específic.

... i què no, de moment

El nombre de transistors que pot arribar a incorporar un circuit de plàstic està en diversos milers, molt lluny de les desenes de milions que pot incorporar un xip de silici. Les prestacions dels circuits integrats en silici estan molt per sobre de les que puguin assumir els circuits en plàstic electrònic.

Això fa que certes operacions molt complexes executades per xips de silici no puguin ser executades pels primers. En aquests casos, i si l'aplicació ho justifica, es pot optar per la combinació d'ambdues tecnologies (electrònica impresa que incorpori un petit xip de silici per a unes funcions concretes), conjugant així flexibilitat i prestacions. De fet, la combinació d'aquestes tecnologies amb els clàssics circuits impresos rígids ja és una realitat avui en dia.

Es tracta, doncs, d'àmbits diferents amb aplicacions diferents. La gran oportunitat de l'electrònica impresa en plàstic no és competir per substituir la de silici, sinó complementar-la i obrir un ventall de possibilitats fins ara inviables.

"Ha nascut l'electrònica flexible, fungible i reciclable", diu Lluís Terés, del CSIC, "ja que es tracta de materials orgànics i cada dia sorgeixen per a ella noves potencials aplicacions, ja sigui amb l'electrònica impresa per si sola o en combinació amb altres tecnologies ".

PEC4 és membre d'OEA (Organics Electronics Association), de la plataforma 3NEO (Plataforma Espanyola de Nous materials, Noves propietats i Nous processos de Tecnologies d'Impressió i indústries afins). També participa en el projecte europeu COLAE (Commercialising Organic and Large Area Electronics). Així mateix, els actuals membres de PEC4, ja sigui utilitzant aquesta associació de paraigua o de forma individual, estan vinculats a diversos projectes d'investigació tant d'àmbit europeu com nacional.