Per la tecnologia FHE è fondamentale montare un circuito integrato (IC), fabbricato separatamente mediante fotolitografia, su un substrato flessibile e collegarlo alle interconnessioni stampate. Ciò presenta alcune sfide tecnologiche: in primo luogo, i chip di silicio sono rigidi e quindi hanno un fattore di forma e un coefficiente di dilatazione termica completamente diversi da quelli del substrato flessibile sottostante; in secondo luogo, i semiconduttori alternativi al silicio, come gli ossidi metallici e i semiconduttori organici, hanno mobilità molto inferiori e sono difficili da fabbricare con rese sufficientemente elevate.
Circuiti integrati incapsulati: una soluzione temporanea
Una strategia provvisoria prevede la saldatura di un circuito integrato rigido incapsulato convenzionale a un substrato flessibile (solitamente rigido). Tali circuiti sono generalmente chiamati circuiti stampati flessibili (FPCB) nonostante presentino interconnessioni incise. Sfortunatamente, il montaggio di un circuito integrato incapsulato limita notevolmente la flessibilità ed elimina la possibilità di fabbricazione roll-to-roll.
Una soluzione consiste nell'utilizzare chip nudi, una strategia impiegata da anni nei tag RFID. Questi chip presentano un circuito integrato molto piccolo (< 1 mm²) fissato in due punti a un'antenna tramite un adesivo conduttivo. Tuttavia, questa applicazione evita due delle difficoltà associate all'integrazione di circuiti integrati più grandi e funzionali. In primo luogo, i circuiti integrati sono così piccoli che la loro flessibilità è pressoché irrilevante per qualsiasi raggio di curvatura realistico. In secondo luogo, è possibile utilizzare chip di grandi dimensioni poiché sono necessari solo due collegamenti elettronici.
Tuttavia, man mano che i circuiti integrati diventano più funzionali (ad esempio, quelli che incorporano Bluetooth o memoria) e quindi più grandi, iniziano a sorgere delle difficoltà. In primo luogo, la loro mancanza di flessibilità diventa un problema per le applicazioni FHE, poiché non possono essere adattati al substrato sottostante.
Circuiti integrati flessibili di Si diluito
Pertanto, stanno emergendo i circuiti integrati flessibili, con un approccio tecnologico che segue due percorsi divergenti. Il primo consiste nel ridurre le dimensioni dei chip di silicio esistenti fresandoli fino a poco sopra la prima giunzione. Il die, fragile e sottile, con spessori anche di soli 10 µm, viene incapsulato in un sottile strato di poliimmide per proteggerlo dalle fratture e facilitarne la manipolazione.
Questa metodologia è applicabile in linea di principio a molti chip a semiconduttore, e sono già disponibili circuiti integrati flessibili in piccoli volumi per la prototipazione. Tra questi, un modulo con convertitore analogico-digitale e RFID UHF di dimensioni pari a 2,2 mm x 2,3 mm x 25 µm. L'attuale limitazione alla flessibilità non risiede nel chip stesso, bensì nel metodo di fissaggio, che abbiamo identificato come un'area chiave per l'innovazione.
Circuiti integrati flessibili nativi a base di ossido metallico.
L'altra alternativa è rappresentata dai circuiti integrati flessibili nativi, attualmente disponibili solo per applicazioni relativamente semplici come tag RFID e lettura di sensori. Sebbene siano stati fatti tentativi con circuiti integrati stampati, che si sono rivelati in gran parte infruttuosi, l'applicazione di consolidate tecniche fotolitografiche per depositare sequenzialmente film di metallo, isolante e ossido metallico su un substrato di poliammide ha permesso la creazione di circuiti integrati flessibili nativi, consentendo di realizzare chip a un costo di appena 0,01 dollari.
Come si può osservare nella tabella sottostante, i circuiti integrati flessibili nativi sono più economici da produrre rispetto ai circuiti integrati basati su silicio se contengono meno di 100.000 porte logiche, con un costo dei chip RFID di circa 0,01 dollari. Questa caratteristica di costo-complessità è ideale per applicazioni come il packaging intelligente, dove il fattore limitante è il basso costo piuttosto che la capacità di elaborazione.
Adozione di circuiti integrati flessibili 
In sintesi, l'FHE richiede intrinsecamente alternative ai circuiti integrati rigidi utilizzati nei PCB e FPCB rigidi convenzionali. I chip di silicio diluito, resi più robusti dall'incapsulamento in poliimmide, troveranno probabilmente impiego in applicazioni con requisiti di elaborazione più complessi, come la sostituzione dei PCB convenzionali. È possibile utilizzare anche chip standard nudi, ma richiedono una manipolazione molto attenta per preservare la resa produttiva. I circuiti integrati a base di ossido metallico (MOA) intrinsecamente flessibili, attualmente in grado di gestire solo comunicazioni RFID ad alta frequenza e un'elaborazione dati da sensori relativamente semplice, saranno inizialmente utilizzati nei tag RFID e nelle applicazioni di packaging intelligente. Le loro capacità, e quindi la gamma di applicazioni idonee, sono destinate ad espandersi con lo sviluppo della tecnologia.
