Da Taiwan il primo chip tridimensionale con cella fotovoltaica integrata

Gli ingegneri del Taiwan National Nano Device Laboratories (NDL) sono riusciti a progettare e realizzare un circuito integrato monolitico e tridimensionale che integra una piccola cella fotovoltaica in grado di raccogliere la luce ambiente e convertirla in energia elettrica. Si tratta di un progetto che prepara il terreno alla realizzazione di chip autosufficienti o quasi destinato al mondo Internet of Things.

Il chip realizzato è uno stack tridimensionale che incorpora circuiteria logica, un tipo di memoria non-volatile simile alla memoria flash e, infine, memoria SRAM, tutti impilati l'uno sull'altro. Di norma le piccole celle solari vengono collocate accanto ai chip su una scheda a circuiti. La possibilità di integrare la cella solare in cima ad un circuito integrato tridimensionale permette però di risparmiare spazio. "L'integrazione riduce del 60% circa le dimensioni" ha dichiarato Chang-Hong Shen, direttore della divisione Emerging Device di NDL.

Questa impostazione permette inoltre di risparmiare energia, dal momento che la distanza tra i transistor e la fonte di alimentazione viene ridotta di 1000 volte, passando dall'ordine di millimetri a quello di micrometri. L'elemento fotovoltaico è costituito da strati di silicio e germanio ed è in grado di generare una tensione di poco superiore al volt e una potenza di 7 milliwat per centimetro quadrato in ambiente esterno e di circa 140 microwatt per centimetro quadrato in ambiente interno. "Viene raccolta l'energia in forma di luce, che altrimenti andrebbe sprecata. La raccolta di energia può essere condotta anche quando il chip è in sleep mode" ha affermato Shen.

Jen-Inn Chyi, senior vice president del National Applied Research Laboratories di Taiwan, osserva come questa tecnologia possa essere utilizzata in un'ampia gamma di applicazioni IoT: "E' particolarmente adatta per alcuni chip con funzionalità semplici. Potrebbe non essere in grado di sostituire in toto la principale fonte di alimentazione del chip, ma può aiutare a prolungare un ciclo di carica estendendo ulteriormente l'autonomia".

Shen osserva inoltre come questo genere di soluzione possa rivelarsi ideale anche per l'uso di chip IoT all'aperto, magari in sensori per il rilevamento di condizioni ambientali o per sistemi di monitoraggio e antifurto, che potrebbe risultare complicato alimentare in maniera tradizionale. Una tecnologia particolarmente interessante anche nell'ottica dell'elettronica indossabile, a partire dagli smartwatch. Ma, precisa a scanso di equivoci Shen, non adatta a dispositivi come smartphone e tablet.