2018年,根據(jù)哈佛法學(xué)院的一份報(bào)告,超過 80% 的美國人會在食物過期前扔掉,以防止給自己帶來疾病。事實(shí)上,很多人對食品安全極為謹(jǐn)慎,這也是導(dǎo)致每年生產(chǎn)的三分之一的食品被浪費(fèi)的原因。

就算不是直接扔掉,當(dāng)食物放置一段時(shí)間后,很多人也會采取“聞”的方式來判斷食物是否變質(zhì),以此決定丟棄與否。但很多聞起來很好的食物,其實(shí)含有大量有毒細(xì)菌。因此,一個(gè)有效的檢驗(yàn)方式十分必要。

近日,研究人員發(fā)明了一款芯片,其可用于食物變質(zhì)識別,并可提醒用戶及時(shí)食用,減少浪費(fèi)。例如,冰箱里的牛奶一直沒喝,搭載芯片的傳感器發(fā)現(xiàn)它快變質(zhì)了,就能提醒你及時(shí)喝掉。

該芯片面積大約為指甲蓋大小,包含 32 位處理器,處理器中又包含 18000 個(gè)邏輯門、56340 個(gè)器件、以及 456 字節(jié)的只讀存儲和 128 字節(jié)的隨機(jī)存儲。片上系統(tǒng)采用 0．8μm 金屬氧化物薄膜晶體管技術(shù)制造,時(shí)鐘頻率最高可達(dá) 29kHz,最大功耗為 21mW,其中 99% 以上為靜態(tài)功耗。

該芯片生產(chǎn)于厚度小于 30μm 的柔性聚酰亞胺基板上,整個(gè)過程依賴薄膜材料沉積、圖案化和蝕刻,并通過物理氣相沉積、原子層沉積和溶液處理的技術(shù)組合得以實(shí)現(xiàn)。這意味著在技術(shù)上,該芯片仍采用光刻工藝,并輔之旋涂技術(shù)和光刻膠技術(shù)。

芯片的晶體管,由金屬氧化物即銦、鎵和鋅的混合物制成,比硅芯片中的晶體管更薄。基板材料使用一種名為聚酰亞胺的塑料,并在其上構(gòu)建了薄膜金屬氧化物晶體管。

此外,研究人員改變了芯片的標(biāo)準(zhǔn)單元架構(gòu),使路由器更容易連接單元。為了提高邏輯綜合的整體質(zhì)量,庫中添加了幾個(gè)復(fù)雜的邏輯門、以及一些高驅(qū)動強(qiáng)度的簡單邏輯門。其中,標(biāo)準(zhǔn)單元庫是預(yù)先驗(yàn)證的小型構(gòu)建塊的集合,通過使用電子設(shè)計(jì)自動化 工具,可將它們組裝成更大規(guī)模的IC 布局。

值得一提的是,該芯片不僅能在食物變質(zhì)識別中發(fā)揮作用,在醫(yī)療保健方面其也有較大應(yīng)用潛力。比如,該芯片可放入醫(yī)用繃帶中,提供感染指標(biāo),減輕每年因受傷或輕微感染而死于敗血癥的患者。

總的來說,該成果邁出了新一代便攜式、小型化電子設(shè)備的重要一步,未來,希望其可以在多個(gè)領(lǐng)域開花結(jié)果。