在經(jīng)歷多次挫折后，薄膜電晶體(TFT)電路開發(fā)人員近日聲稱取得了重大的突破，并表示將在不久后就可使該技術(shù)投入市場(chǎng)。如果成功的話，這種新技術(shù)將可實(shí)現(xiàn)極具前景且低成本的電子報(bào)紙、顯示器、標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽、感測(cè)器、智慧卡，甚至是可編程的壁紙。

但這次的主張聲明會(huì)真的實(shí)現(xiàn)嗎，抑或只是噱頭罷了？

多年來(lái)，支持者們一直宣稱薄膜電晶體電路，以及更廣泛的印刷或塑料電子等，將會(huì)是基于晶圓的晶片之下一代產(chǎn)品。該技術(shù)能夠使用噴墨涂布和聚合物油墨在系統(tǒng)、顯示器或其他任何物體表面印制出便宜、低密度的晶片。因此，這種技術(shù)能使IC晶片更加普及，并催生出許多新興應(yīng)用。

盡管過(guò)去幾年來(lái)已針對(duì)該技術(shù)的研發(fā)投入了上百萬(wàn)美元的資金，但包括英特爾(Intel)等許多公司至今都未能實(shí)現(xiàn)薄膜電晶體電路的商用化生產(chǎn)。雖然這些電晶體能在實(shí)驗(yàn)室中正常運(yùn)作，但至今還沒(méi)有任何一家公司可針對(duì)商用市場(chǎng)“銷售任何產(chǎn)品”，諮詢公司IDTechEx主席PeterHarrop表示。

在日前舉行的‘美國(guó)印刷電子會(huì)議’(PrintedElectronicsUSA)上，3TTechnologies、Kovio、Orfid、PolyIC、意法半導(dǎo)體(ST)等薄膜電子和其他相關(guān)公司們均針對(duì)范圍廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合詳述印刷電子的各種用途。供應(yīng)商們宣稱他們已經(jīng)解決了與該技術(shù)相關(guān)的許多問(wèn)題，包括電晶體性能不足、遷移率不佳以及聚合物材料的整合問(wèn)題。

目前已有超過(guò)150家廠商分別以各種不同的形式爭(zhēng)相開發(fā)該技術(shù)。許多公司正積極爭(zhēng)取其于薄膜電晶體和記憶體市場(chǎng)的佔(zhàn)有率，根據(jù)IDTechEx的預(yù)測(cè)，該市場(chǎng)將從目前近乎于零的成長(zhǎng)率攀升到2009年約有4,000萬(wàn)美元，而到2017年可望達(dá)到80億美元。

在廣泛的印刷電子市場(chǎng)中，薄膜電晶體電路領(lǐng)域是相當(dāng)具有前景的技術(shù)之一。印刷(或塑料)電子是一種廣義的用語(yǔ)，它代表了透過(guò)噴墨印表機(jī)或類似方式在系統(tǒng)上沉積簡(jiǎn)單電子電路的方式。

IDTechEx認(rèn)為，廣泛的印刷電子市場(chǎng)還包括了導(dǎo)電墨水、電泳顯示器、OLED、薄膜光電，以及電晶體電路與記憶體。整體而言，IDTechEx預(yù)測(cè)，包括有機(jī)、無(wú)機(jī)和化合物的整個(gè)印刷電子市場(chǎng)預(yù)計(jì)將從2007年的18億美元成長(zhǎng)到2017年的481.8億美元。

IDTechEx公司指出，其中，成長(zhǎng)最快的市場(chǎng)領(lǐng)域是薄膜電晶體和記憶體。與傳統(tǒng)硅晶不同的是，薄膜電晶體電路并不使用結(jié)晶或非晶硅，而是以基于有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物的薄膜產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)可撓性電路。

“這些電晶體是實(shí)現(xiàn)一個(gè)巨大新興市場(chǎng)的關(guān)鍵，而這是採(cǎi)用硅晶片所永遠(yuǎn)難以達(dá)到的。”Harrop在最近的一份報(bào)告中提道。“新式電晶體可沉積在低成本的可撓性基板、鋁或不銹鋼箔片上。目前，它們的體積要比現(xiàn)有的硅晶電晶體更大得多，但它們的成本只有幾百分之一，而且更輕且薄。”

但薄膜電晶體也有一些缺點(diǎn)。例如電晶體的速度仍受限在數(shù)十兆赫頻率范圍內(nèi)。在德國(guó)Fraunhofer學(xué)院所發(fā)表一篇有關(guān)實(shí)體測(cè)量技術(shù)的論文中指出：“有機(jī)薄膜電晶體的可靠性和穩(wěn)定性是目前最大的問(wèn)題。一些還未能被完全理解的典型問(wèn)題是遷移率經(jīng)常被減弱，而電晶體的閾值電壓和次閾值范圍也對(duì)環(huán)境條件非常敏感。”

基于上述各種理由，開發(fā)人員始終未能實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商用化。例如在2001年，新創(chuàng)企業(yè)FlexIC試圖在塑料基板上開發(fā)半導(dǎo)體，以用于平面顯示器和相關(guān)應(yīng)用。但到了2005年底，這家獲英爾公司贊助部份資金的FlexIC公司只能關(guān)門歇業(yè)，并上網(wǎng)拍賣其資產(chǎn)。

另一個(gè)運(yùn)氣不佳的例子是1994年成立的Opticom公司。挪威的Opticom公司主要開發(fā)多層、非揮發(fā)性聚合物記憶體系統(tǒng)，該公司與英特爾在1999年時(shí)簽署了商用化聚合物記憶體技術(shù)的合作協(xié)定。但由于將聚合體材料導(dǎo)入硅晶代工廠環(huán)境后所產(chǎn)生的問(wèn)題，使得英特爾在2005年時(shí)終止了此項(xiàng)合作關(guān)係。

瑞典的ThinFilmElectronicsAB公司原是Opticom公司在瑞典的一個(gè)研究分支機(jī)構(gòu)，自從2006年獨(dú)立后就一直從事低成本、全聚合非揮發(fā)性可復(fù)寫記憶體的生產(chǎn)。該公司并正研究RFID標(biāo)簽、智慧型標(biāo)簽和其他應(yīng)用，完全放棄了其先前與英特爾合作所進(jìn)行的一項(xiàng)基于硅晶的大規(guī)模通用記憶體研發(fā)工作。