Hoist Centre, Imec och Cartamundi har demonstrerat vad forskarna menar är världens första tunnfilmstaggar på plast som är kompatibel med NFC streckkodprotokollet, en delmängd av ISO14443-A, som är standard i många av dagens smarta mobiltelefoner. Forskarnas innovativa NFC-taggar är tillverkade i en tunnfilmstransistorteknik med indium-gallium-zinkoxid tunnfilmstransistorer (IGZO TFT) på ett plastsubstrat.
Ett område där den här typen av plastelektronik är lämplig att använda är NFC-taggar på engångsartiklar såsom smarta livsmedelsförpackningar, varumärkesskydd av varor och för elektroniskt papper med mera. Men sådana applikationer kommer att kräva en kontinuerlig tillgång till otaliga antal engångsenheter. Imecs IGZO TFT-teknik använder tillverkningsprocesser som klarar stora ytor för att möjliggöra billig produktion i stora volymer.
– Att ta fram en plastelektronikenhet som är kompatibel med en ISO-standard som ursprungligen utformades för kisel CMOS var en mycket utmanande forsknings- och utvecklingsresa. Vårt samarbete med Cartamundi gör det möjligt för oss att utveckla en verkligt industrirelevant lösning, säger Kris Myny, senior forskare vid Imec.
Forskarna utvecklade en självjusterande TFT-arkitektur med skalade enheter optimerade för låg parasiterande kapacitans och hög gränsfrekvens. Det här tillät konstruktionen av en klockdivisionskrets för att konvertera inkommande 13,56 MHz bärfrekvens till systemklocka i plastchipet. Optimeringar på logisk grindnivå och systemnivå minskar energiförbrukningen ner till 7,5 mW och möjliggör avläsning med kommersiella smartphones.
– Den här innovativa hårdvarulösningen med plast-NFC-taggar öppnar för flera nya möjligheter med NFC-implementeringar, säger Alexander Mityashin, programchef på Imec. Tack vare den här typen av tunnfilmsplast kan de nya taggarna göras mycket tunnare och de är mekaniskt mycket robust. Dessutom tillåter den självjusterande IGZO TFT-tekniken tillverkning av chips i stora volymer och till låga kostnader.
Resultaten har i dagarna presenterats på 2017 International Solid-State Circuits Conference i San Francisco och finns beskrivna i papperet 15.2 (”A Flexible ISO14443-A Compliant 7.5mW 128b Metal-Oxide NFC Barcode Tag with Direct Clock Division Circuit from 3.56MHz Carrier”, by K. Myny, Y.-C Lai, N. Papadopoulos, F. De Roose, M. Ameys, M. Willegems, S. Smout, S. Steudel, W. Dehaene, J. Genoe, Feb. 7, 2017).
