歐洲研究中心IMEC的生物、納米等尖端科學(xué)盤點(diǎn)

人類在21世紀(jì)的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)就是去了解大腦的工作，Imec （歐洲領(lǐng)先的微電子研究中心）電子工程師和生物學(xué)家這次就通力合作，嘗試去推動這項(xiàng)研究向前發(fā)展。

Imec的歷史使命就是去開拓半導(dǎo)體制程，隨著整個(gè)產(chǎn)業(yè)爭先將晶體管的規(guī)模發(fā)展到幾個(gè)原子大小的級別，這項(xiàng)工作變得越來越復(fù)雜。所以制造更小芯片的工藝越來越具有調(diào)整性。Imec已在類似影像學(xué)和能源等方面探索出多種多樣不同的電子應(yīng)用。

這個(gè)專注于神經(jīng)病學(xué)的團(tuán)隊(duì)擁有著偉大的人類潛力以及魅力。他們最近的進(jìn)展之一就是一個(gè)生物反應(yīng)器（上圖所示）。

這是一種數(shù)字有蓋培養(yǎng)蒙，生物反應(yīng)器放置大概一排16384個(gè)發(fā)射極到細(xì)胞培養(yǎng)皿底部。這些電子設(shè)備就幫忙研究成千上萬的神經(jīng)和干細(xì)胞生長過程中的網(wǎng)絡(luò)。

“組織和根本器官移植的細(xì)胞的成長過程是很有趣的?！盜mec的生命科學(xué)項(xiàng)目負(fù)責(zé)任Paru Deshpande如此說?！暗且灿泻芏?a target="_blank">信號反饋回來（就如一個(gè)生物系統(tǒng)那樣），并且不能能使人造環(huán)境完全復(fù)制一個(gè)細(xì)胞環(huán)境”。Paru補(bǔ)充道。

生物反應(yīng)器就可以為這個(gè)缺失搭上一道橋梁。這就給那些研究者提供了一個(gè)深入了解稠密的神經(jīng)群之間的信號圖像（如下圖所示）。

無鏡頭成像

研究者發(fā)明了一項(xiàng)不用鏡頭的成像儀，這樣就可以深深的凝視，并且不會損傷類似生物反應(yīng)器里面成長的神經(jīng)元之類的生物樣本。在這個(gè)Demo里面，他們用一個(gè)CMOS成像器和鐳射光去深入探究蓮花的細(xì)胞。

透過魚來研究

高級科學(xué)家Emre Yaksi是Imec的一個(gè)新神經(jīng)系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室里面的一個(gè)研究者。該實(shí)驗(yàn)室主要是研究斑馬魚的大腦是怎樣處理類似氣味和味道等感官信息。年幼的斑馬魚（下圖）有透明的肉體，這就使研究者能夠直接觀察它們的大腦，這就使它們成為實(shí)驗(yàn)室研究的一個(gè)完美工具。

不需要線輸出腦電圖

現(xiàn)金的腦電圖顯示需要很多發(fā)射極，這會耗費(fèi)醫(yī)生一段時(shí)間去安置這些線，這就使病人感覺不舒服，這從某種程度上影響了病人，造成測試結(jié)果的偏差。Imec發(fā)明了一種無線的模塊，這個(gè)適合更多的人去長時(shí)間戴這個(gè)東西，之后會產(chǎn)生更多有用的結(jié)果。

頭戴式設(shè)備里面的芯片

這個(gè)低功耗，八通道的監(jiān)視芯片套裝是Imec無線EEG頭戴設(shè)備背后兩套Imec電路中的一個(gè)。它透過干電極讀取信號，同時(shí)并不需要先備皮。相比于現(xiàn)在需要濕電極和特殊放置的機(jī)制，這個(gè)會得出一個(gè)相對比的結(jié)果。

虛擬雜貨鋪

韓國人在一個(gè)地鐵站里面展示了一個(gè)虛擬雜貨鋪，這是被Imec首席執(zhí)行官Luc Van den hove稱為社交網(wǎng)絡(luò)指向廣闊現(xiàn)實(shí)的一個(gè)應(yīng)用。他說：“我們已經(jīng)步進(jìn)了一個(gè)被互聯(lián)網(wǎng)圍繞的社會?！?/p>

檸檬變成檸檬水

和大多數(shù)的研究者一樣，Imec工程師也嘗試推行低功耗芯片去處理泄露電流這個(gè)越來越突出的問題。為了去展示整個(gè)進(jìn)展，他們用一個(gè)簡單的處理器，透過其電路去消耗一個(gè)檸檬的能量。

生物學(xué)，納米和光子在哪里交匯？

Imec將硅光子學(xué)組件集成到一塊晶圓上，這樣就可以制造生物傳感器，這個(gè)可以滿足大部分生物應(yīng)用里面的高水平信號多路復(fù)用。

10nm的新材料

隨著半導(dǎo)體制作工藝達(dá)到10nm甚至更小，場效應(yīng)管則需要一些能夠在硅襯底上面加速電子的新材料。Imec研究人員堅(jiān)信pFET需要鍺，同時(shí)nFET則需要銦鎵砷化物。

450mm的晶圓

Imec的前沿 fab目前是一個(gè)300mm的晶圓設(shè)施，它是運(yùn)用浸潤式光刻機(jī)器和目前為數(shù)不多的可以使用的極端紫外線原型系統(tǒng)。這個(gè)研究所今年開始建設(shè)一個(gè)450mm晶圓的fab。并期望所有的研究和產(chǎn)品是在10nm，同時(shí)超過的會在更大的晶圓完成。

太陽能的光明前景

研究人員展示光伏式傳感器，其效率達(dá)到19%~22%的水平，并代替效率只有5.5%的帶有銅和有機(jī)物的銀類產(chǎn)品。“我們需要創(chuàng)新，為市場的復(fù)蘇做好準(zhǔn)備”。Imec太陽能和有機(jī)技術(shù)的部門主管Jef Poortmans說。

更亮的光，更低的功耗

研究人員利用氮化鎵去制造LED（如上圖所示）和低功耗元器件。這些LED的目標(biāo)是每瓦特的情況下亮度能達(dá)到100流明。這個(gè)低功耗元件吸引安森美半導(dǎo)體和Imec在200mm晶圓工藝上合作。

檢查你的輪胎

能量收集到目前為止進(jìn)步緩慢。但是Imec研究人員提出了一個(gè)可能會產(chǎn)生推動作用的有趣標(biāo)準(zhǔn)。他們演示了一個(gè)嵌入式輪胎氣壓傳感器，他是利用能量收集電路去降低電池的使用。

展望未來

在2008年，Imec幫助發(fā)展了AMSL的EUV光刻系統(tǒng)遠(yuǎn)紫外光檢測器?，F(xiàn)在這個(gè)研究所探索應(yīng)用這個(gè)技術(shù)到很多項(xiàng)目中去，研究超光譜成像，瞄準(zhǔn)當(dāng)下科學(xué)，醫(yī)療和工業(yè)等有機(jī)會的市場。