Une équipe dirigée par le professeur Keon Jae Lee du Département de science et d'ingénierie des matériaux du KAIST a développé in vivo des circuits intégrés flexibles à grande échelle (LSI) à base de silicium pour la communication sans fil biomédicale.

Les semi-conducteurs à base de silicium ont joué un rôle important dans le traitement du signal, stimulation nerveuse, Stockage de mémoire, et la communication sans fil dans l'électronique implantable. Cependant, les puces LSI rigides et volumineuses ont des utilisations limitées dans les dispositifs in vivo en raison du contact incongru avec les surfaces curvilignes des organes humains. Surtout, les rétines artificielles récemment approuvées par la Food and Drug Administration (se référer au communiqué de presse de l'approbation de la rétine artificielle de la FDA) nécessitent un LSI extrêmement flexible et mince pour l'incorporer dans la zone exiguë de l'œil humain.

Bien que plusieurs équipes de recherche aient fabriqué des circuits intégrés flexibles (CI, dizaines de transistors interconnectés) sur des plastiques, leur alignement inexact à l'échelle nanométrique sur les plastiques a restreint la démonstration de nano-transistors flexibles et leur interconnexion à grande échelle pour les applications LSI in vivo telles que l'unité de traitement principale (MPU), mémoire haute densité et communication sans fil. L'équipe du professeur Lee a précédemment démontré une mémoire flexible entièrement fonctionnelle à l'aide de membranes de silicium ultrafines (Nano Letters, Matrice de mémoire memristive flexible sur des substrats en plastique), cependant, son niveau d'intégration et la taille de ses transistors (à l'échelle du micron) ont des applications fonctionnelles limitées pour l'électronique grand public flexible.

L'équipe du professeur Keon Jae Lee a fabriqué des circuits intégrés radiofréquence (RFIC) interconnectés avec des milliers de nano-transistors sur plaquette de silicium par un processus CMOS de pointe, puis ils ont retiré tout le substrat inférieur à l'exception de la couche de circuit actif supérieure à 100 nm par gravure chimique humide. Les commutateurs RF flexibles pour la communication sans fil ont été encapsulés de manière monolithique avec des polymères à cristaux liquides biocompatibles (LCP) pour des applications biomédicales in vivo. Finalement, ils ont implanté les RFIC encapsulés par LCP dans des rats vivants pour démontrer le fonctionnement stable des dispositifs flexibles dans des circonstances in vivo.

Le professeur Lee a dit, "Ce travail pourrait fournir une approche de LSI flexible pour un système de rétine artificielle idéal et d'autres dispositifs biomédicaux. De plus, le résultat représente une technologie passionnante avec le fort potentiel de réaliser des produits électroniques grand public entièrement flexibles tels que le processeur d'application (AP) pour le système d'exploitation mobile, mémoire haute capacité, et la communication sans fil dans un avenir proche."

Ce résultat a été publié dans le numéro en ligne de mai du journal de l'American Chemical Society, ACS Nano (RFIC flexibles in vivo encapsulés monolithiquement avec LCP). Ils sont actuellement engagés dans la commercialisation d'efforts d'impression rouleau à rouleau de LSI flexible sur des substrats en plastique de grande surface.