ISSCC: Prozessor und Speicher aus organischen Transistoren

Forscher des belgischen Instituts Imec haben einen aus organischen Dünnschicht-Transistoren (TFT) aufgebauten 8-Bit-Mikroprozessor direkt auf einer Plastikfolie implementiert. Imec arbeitete dabei mit der Katholischen Hochschule Limburg (KHLim), der holländischen Forschungseinrichtung TNO und der Polymer Vision B.V. in Eindhoven zusammen, die aus der vor zwei Jahren in Konkurs gegangenen Polymer Vision Ltd hervorgegangen ist und diverse Patente im Bereich der flexiblen, organsichen Displays besitzt.

Das Design besteht aus einer 25 Mikrometer dünnen Pentacen-Folie. Die Recheneinheit führt logische Grundoperationen sowie simple Arithmetik mit Hilfe von Addierer, Subtrahierer, Zähler und Shifter aus. Drei programmierbare Register stehen zur Verfügung. Eine zweite Folie enthält ein fest "verdrahtetes" Programm, das eine simple digitale Signalverarbeitung ausführt.

Insgesamt besteht der Prozessor aus 3381 organischen TF-Transistoren - mehr als Intels 4004-Prozessor von 1971. Und ähnlich bei bei jenem (mit PMOS-Technik) werden auch bei den TF-Transistoren die positiven Ladungsträger gesteuert (P-Kanal-Feldeffekt). Mit einer Taktfrequenz von 6 Hz bei einer Spannung von 10 Volt verbraucht das Design etwa 92 Microwatt.

Wei Zhang von der University of Minnesota stellte danach erstmals einen gedruckten, organischen DRAM-Speicher vor. Die 8x8-Speichermatrix wird mit einem Aerosoldrucker aus einem Ionen-Gel hergestellt. Die aus je drei P-Kanal-Transistoren produzierten DRAM-Zellen halten die bei einer angelegten Spannung von 1 V gespeicherten Werte zwischen 30 Sekunden und einer Minute bis zum nächsten Refresh – für herkömmliche CMOS-DRAMs unvorstellbar. Ein Refresh-Zyklus verbraucht unter zehn Nanowatt pro Zelle. Zhang hat den TFT-DRAM in Zusammenarbeit mit der Firma Optomec aus St. Paul hergestellt. Der Wissenschafter will das Design als Bildspeicher nutzen und in ein flexibles, organisches Display integrieren. (as)