2022年柔性芯片行业的技术以及发展策略

柔性芯片是柔性电子技术的产物，作为将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性基板上的新兴电子技术，其涵盖有机电子、塑料电子、生物电子、纳米电子、印刷电子等，包括RFID、柔性显示、有机电致发光(OLED)显示与照明、化学与生物传感器、柔性光伏、柔性逻辑与存储、柔性电池、可穿戴设备等多种应用。

集成电路芯片是电路中的核心单元，是实现全柔性系统的关键性器件。全球 Chip On Flex市场受到对紧凑和柔性电子产品的需求不断增长以及快速技术进步的推动。这些因素帮助塑造了柔性市场上的芯片，并有望推动增长。柔性芯片产品主要分类是Flex上的单面芯片和其他类型。

一、柔性芯片技术内涵

1.硅基柔性芯片技术内涵

目前，虽然硅基互补金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor,CMOS)电子器件是用于制备高性能集成电路的工业标准。但是，由于它的平面结构以及硅的脆性导致的弯曲困难等特点使得制备柔性且紧凑的集成电路极具挑战性。于是，硅基超薄芯片的研究引起了越来越多人的兴趣与关注。

自然合作期刊《npj-柔性电子》最近发表的研究Ultra-thin chips for high-performance flexible electronics综述对从刚性硅片中获得超薄芯片的各种方法进行了深入分析，并且综合全面地分析了超薄芯片的特性，例如电、热、光和机械特性、应力模型和封装技术，还讨论了其在传感、计算、数据存储和能量等领域的基础进展以及在若干新兴领域的应用(例如，可穿戴系统、移动保健(mobile health)、智能城市和物联网等)。集成电路领域中从事研究薄且可弯曲的硅的研究者们为本文的主要目标读者。此外，本文对于从事柔性电子领域的众多研究者们，都会具有一定的借鉴意义。

2.非硅基柔性芯片技术内涵

Arm公司联合研制的塑料芯片的名字叫PlasticArm，Arm公司表示这是“第一个全功能、非硅的基于Arm架构的处理器”，并称它集成了12倍于此前最好的柔性IC的逻辑门，还表示这是迄今为止最复杂的柔性芯片。

塑料芯片的晶体管，由金属氧化物即铟、镓和锌的混合物制成，它比硅芯片中的晶体管更薄。基板材料使用一种名为聚酰亚胺的塑料，并在其上构建了薄膜金属氧化物晶体管。

据了解，该芯片生产于厚度小于30μm的柔性聚酰亚胺基板上，整个过程依赖薄膜材料沉积、图案化和蚀刻，并通过物理气相沉积、原子层沉积和溶液处理的技术组合得以实现。

这意味着在技术上，该芯片仍采用光刻工艺，并使用旋涂技术和光刻胶技术，最终处理器含有13个材料层和4个可布线的金属层。

研究人员还改变了标准单元架构，使路由器更容易连接单元。为了提高逻辑综合的整体质量，库中添加了几个复杂的逻辑门、以及一些高驱动强度的简单逻辑门。

二、中国.深圳.柔性芯片项目发展优势分析

1.良好的高科技工业城市形象优势

2022年深圳战略性新兴产业增加值合计13322.07亿元，比上年增长7.0%，占地区生产总值比重41.1%。其中，新一代电子信息产业增加值5811.96亿元，增长2.6%;数字与时尚产业增加值3327.74亿元，增长8.8%;高端装备制造产业增加值538.98亿元，增长5.1%;绿色低碳产业增加值1730.62亿元，增长16.1%;新材料产业增加值364.74亿元，增长21.9%;生物医药与健康产业增加值676.78亿元，增长6.7%;海洋经济产业增加值871.26亿元，增长11.5%，深圳以其自身的影响力和独特的魅力吸引着科技人才以及投资者。

2.交通优势

2022年末公路总里程726公里，其中高速公路397公里。年末公共交通营运线路总长度20401公里。年末实有公共汽(电)车营运车辆35533辆，比上年下降4.9%。其中，公共汽车15931辆，下降1.8%;出租小汽车19602辆，下降7.2%。全年公共汽(电)车客运总量7.56亿人次，下降32.3%。建成轨道交通运营线路长度559公里，比上年增加128公里。轨道交通线路17条，增加4条，轨道交通客运总量17.55亿人次，下降19.7%，形成了较为完善的交通网络。

三、柔性芯片技术优势

随着电子设备的发展，柔性电子设备越来越受到大家的重视，这种设备是指在存在一定范围的形变(弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸)条件下仍可工作的电子设备。

柔性电子技术是行业新兴领域，它的出现不但整合电子电路、电子组件、材料、平面显示、纳米技术等领域技术外，同时横跨半导体、封测、材料、化工、印刷电路板、显示面板等产业，可协助传统产业，如塑料、印刷、化工、金属材料等产业的转型。其在信息、能源、医疗、制造等各个领域的应用重要性日益凸显，已成为世界多国和跨国企业竞相发展的前沿技术。

柔性电子技术是一种将有机、无机材料制作在柔性、可延性基板上的新兴电子技术。这一技术颠覆性改变了传统刚性电路的物理形态，极大促进了人、机、物的融合。柔性芯片将有望在通信、数字医疗、智能制造、物联网等领域得到应用。

四、国家对柔性芯片行业重点布局建议

根据中研研究院《2023-2028年中国芯片行业深度发展研究与“十四五”企业投资战略规划报告》分析得知，随着《国家集成电路产业发展推进纲要》、《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策》、《基础电子元器件产业发展行动计划(2021-2023年)》、《关于加快培育发展制造业优质企业的指导意见》等的落实、“十四五”规划纲要的实施、国家“供给侧改革”的推进，以及5G网络建设、医疗行业、消费电子等产业发展进度加快，预计中国柔性芯片产业将继续保持较快的增长态势。

柔性芯片要以国际上先进的IDM大厂为学习标杆，成为具有自主品牌，具有国际一流竞争力的综合性的半导体产品供应商。走设计与制造一体的模式，在半导体功率器件、各类模拟芯片、柔性技术、光电产品和化合物芯片等多个技术领域持续进行生产资源、研发资源的投入;利用企业在多个芯片设计领域的积累，提供针对性的柔性芯片产品和系统应用解决方案;不断提升产品质量和口碑，提升产品附加值。

1.持续提升综合能力，发挥 IDM 模式的优势，聚焦高端客户和高门槛市场;重点瞄准当前医疗、智能、消费电子等产业快速发展的契机，抓住国内高门槛行业和客户积极导入国产芯片的时间窗口，拓展工艺技术与产品平台。

2.继续全力推动特殊工艺研发、制造平台的产能拓展。加快柔性芯片生产线工艺平台与产品工艺技术平台的研发，积极拓展产能;积极推动封装设计与产能拓展，在特色工艺领域坚持走 IDM的模式，加强竞争优势。

3.加强柔性芯片的应用领域及其高端产品的深耕与布局，拓展市场;持续推进品牌的建设，积极拓展海内外高端客户，扩充产能，拓展新的高端应用市场。

五、国家对柔性芯片行业保障措施

1、强化人才引进和培养

随着5G、人工智能、物联网、医疗等产业的兴起，各大厂商加速产业投资和生产布局，对技术设计、芯片制造、封装测试等高技能创新型人才的需求迅速上升。因此，强化人才引进和培养将是国内柔性芯片企业发展的重中之重。

首先要从高校入手，重点培养集成电路产业工程科技人才;然后是广泛招揽全球集成电路产业高端人才，形成聚集效应;最后是依托于政府支持进行一流人才团队和基金建设，打造集成电路产业一流领军人才团队。

2、提高本土化，打通产业链协同创新

要进一步打造以本土化创新为主的柔性芯片产业链、供应链体系，提高产业链安全水平，形成门类齐全、产能优异、全链安全的柔性芯片产业链格局。将人工智能、物联网、大数据、云计算、5G等先进的信息技术与柔性芯片产业融合发展。

3、加速产学研一体化融合

推动产、学、研一体化融合，构建研发与成果转化的新型研发机构和产学研平台，激发单位和科技人员的创新活力;集聚优势创新资源，推动关键企业主导组建新型研发机构;建立市场导向的企业家、科学家联合研发、共同转化的合作机制，促进柔性芯片健康快速的发展。