陈根：新型芯片，助力食品安全

文|陈根

2018年，根据哈佛法学院的一份报告，超过 80% 的美国人会在食物过期前扔掉，以防止给自己带来疾病。事实上，很多人对食品安全极为谨慎，这也是导致每年生产的三分之一的食品被浪费的原因。

就算不是直接扔掉，当食物放置一段时间后，很多人也会采取“闻”的方式来判断食物是否变质，以此决定丢弃与否。但很多闻起来很好的食物，其实含有大量有毒细菌。因此，一个有效的检验方式十分必要。

近日，研究人员发明了一款芯片，其可用于食物变质识别，并可提醒用户及时食用，减少浪费。例如，冰箱里的牛奶一直没喝，搭载芯片的传感器发现它快变质了，就能提醒你及时喝掉。

该芯片面积大约为指甲盖大小，包含 32 位处理器，处理器中又包含 18000 个逻辑门、56340 个器件、以及 456 字节的只读存储和 128 字节的随机存储。片上系统采用 0.8μm 金属氧化物薄膜晶体管技术制造，时钟频率最高可达 29kHz，最大功耗为 21mW，其中 99% 以上为静态功耗。

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，并辅之旋涂技术和光刻胶技术。

芯片的晶体管，由金属氧化物即铟、镓和锌的混合物制成，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。

此外，研究人员改变了芯片的标准单元架构，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。其中，标准单元库是预先验证的小型构建块的集合，通过使用电子设计自动化 工具，可将它们组装成更大规模的IC 布局。

值得一提的是，该芯片不仅能在食物变质识别中发挥作用，在医疗保健方面其也有较大应用潜力。比如，该芯片可放入医用绷带中，提供感染指标，减轻每年因受伤或轻微感染而死于败血症的患者。

总的来说，该成果迈出了新一代便携式、小型化电子设备的重要一步，未来，希望其可以在多个领域开花结果。