欧洲研究中心IMEC的生物、纳米等尖端科学盘点

人类在21世纪的一个巨大挑战就是去了解大脑的工作，Imec （欧洲领先的微电子研究中心）电子工程师和生物学家这次就通力合作，尝试去推动这项研究向前发展。

Imec的历史使命就是去开拓半导体制程，随着整个产业争先将晶体管的规模发展到几个原子大小的级别，这项工作变得越来越复杂。所以制造更小芯片的工艺越来越具有调整性。Imec已在类似影像学和能源等方面探索出多种多样不同的电子应用。

这个专注于神经病学的团队拥有着伟大的人类潜力以及魅力。他们最近的进展之一就是一个生物反应器（上图所示）。

这是一种数字有盖培养蒙，生物反应器放置大概一排16384个发射极到细胞培养皿底部。这些电子设备就帮忙研究成千上万的神经和干细胞生长过程中的网络。

“组织和根本器官移植的细胞的成长过程是很有趣的。”Imec的生命科学项目负责任Paru Deshpande如此说。“但是也有很多信号反馈回来（就如一个生物系统那样），并且不能能使人造环境完全复制一个细胞环境”。Paru补充道。

生物反应器就可以为这个缺失搭上一道桥梁。这就给那些研究者提供了一个深入了解稠密的神经群之间的信号图像（如下图所示）。

无镜头成像

研究者发明了一项不用镜头的成像仪，这样就可以深深的凝视，并且不会损伤类似生物反应器里面成长的神经元之类的生物样本。在这个Demo里面，他们用一个CMOS成像器和镭射光去深入探究莲花的细胞。

透过鱼来研究

高级科学家Emre Yaksi是Imec的一个新神经系统研究实验室里面的一个研究者。该实验室主要是研究斑马鱼的大脑是怎样处理类似气味和味道等感官信息。年幼的斑马鱼（下图）有透明的肉体，这就使研究者能够直接观察它们的大脑，这就使它们成为实验室研究的一个完美工具。

不需要线输出脑电图

现金的脑电图显示需要很多发射极，这会耗费医生一段时间去安置这些线，这就使病人感觉不舒服，这从某种程度上影响了病人，造成测试结果的偏差。Imec发明了一种无线的模块，这个适合更多的人去长时间戴这个东西，之后会产生更多有用的结果。

头戴式设备里面的芯片

这个低功耗，八通道的监视芯片套装是Imec无线EEG头戴设备背后两套Imec电路中的一个。它透过干电极读取信号，同时并不需要先备皮。相比于现在需要湿电极和特殊放置的机制，这个会得出一个相对比的结果。

虚拟杂货铺

韩国人在一个地铁站里面展示了一个虚拟杂货铺，这是被Imec首席执行官Luc Van den hove称为社交网络指向广阔现实的一个应用。他说：“我们已经步进了一个被互联网围绕的社会。”

柠檬变成柠檬水

和大多数的研究者一样，Imec工程师也尝试推行低功耗芯片去处理泄露电流这个越来越突出的问题。为了去展示整个进展，他们用一个简单的处理器，透过其电路去消耗一个柠檬的能量。

生物学，纳米和光子在哪里交汇？

Imec将硅光子学组件集成到一块晶圆上，这样就可以制造生物传感器，这个可以满足大部分生物应用里面的高水平信号多路复用。

10nm的新材料

随着半导体制作工艺达到10nm甚至更小，场效应管则需要一些能够在硅衬底上面加速电子的新材料。Imec研究人员坚信pFET需要锗，同时nFET则需要铟镓砷化物。

450mm的晶圆

Imec的前沿 fab目前是一个300mm的晶圆设施，它是运用浸润式光刻机器和目前为数不多的可以使用的极端紫外线原型系统。这个研究所今年开始建设一个450mm晶圆的fab。并期望所有的研究和产品是在10nm，同时超过的会在更大的晶圆完成。

太阳能的光明前景

研究人员展示光伏式传感器，其效率达到19%~22%的水平，并代替效率只有5.5%的带有铜和有机物的银类产品。“我们需要创新，为市场的复苏做好准备”。Imec太阳能和有机技术的部门主管Jef Poortmans说。

更亮的光，更低的功耗

研究人员利用氮化镓去制造LED（如上图所示）和低功耗元器件。这些LED的目标是每瓦特的情况下亮度能达到100流明。这个低功耗元件吸引安森美半导体和Imec在200mm晶圆工艺上合作。

检查你的轮胎

能量收集到目前为止进步缓慢。但是Imec研究人员提出了一个可能会产生推动作用的有趣标准。他们演示了一个嵌入式轮胎气压传感器，他是利用能量收集电路去降低电池的使用。

展望未来

在2008年，Imec帮助发展了AMSL的EUV光刻系统远紫外光检测器。现在这个研究所探索应用这个技术到很多项目中去，研究超光谱成像，瞄准当下科学，医疗和工业等有机会的市场。