Для технологии FHE принципиально важно разместить интегральную схему (ИС), изготовленную отдельно с помощью фотолитографии, на гибкой подложке и соединить ее с печатными межсоединениями. Это создает ряд технологических проблем: во-первых, кремниевые кристаллы жесткие и, следовательно, имеют форм-фактор и коэффициент теплового расширения, совершенно отличные от коэффициента теплового расширения подложки; во-вторых, альтернативные полупроводники кремнию, такие как оксиды металлов и органические полупроводники, имеют гораздо меньшую подвижность и их трудно изготавливать с достаточно высоким выходом годной продукции.
Герметизированные интегральные схемы: временное решение
Одна из промежуточных стратегий включает в себя пайку обычной герметичной жесткой интегральной схемы к гибкой (обычно жесткой) подложке. Такие схемы обычно называются гибкими печатными платами (FPCB), несмотря на наличие вытравленных межсоединений. К сожалению, монтаж герметичной интегральной схемы существенно ограничивает гибкость и исключает возможность рулонной печати.
Одно из решений — использование «голых» кристаллов, стратегия, которая уже много лет применяется в RFID-метках. В них очень маленькая интегральная схема (< 1 мм²) крепится в двух точках с помощью проводящего клея к антенне. Однако это позволяет избежать двух трудностей, связанных с использованием более крупных и функциональных интегральных схем. Во-первых, интегральные схемы настолько малы, что их гибкость практически не имеет значения при любом реалистичном радиусе изгиба. Во-вторых, использование больших кристаллов возможно, поскольку требуется всего два электронных соединения.
Однако по мере того, как интегральные схемы становятся все более функциональными (например, включают в себя Bluetooth или память) и, следовательно, увеличиваются в размерах, начинают возникать трудности. Во-первых, их недостаточная гибкость становится проблемой для приложений FHE, поскольку их нельзя адаптировать к базовой подложке.
Гибкие интегральные схемы из разбавленного кремния
Таким образом, начинают появляться гибкие интегральные схемы, при этом технологический подход развивается по двум различным направлениям. Первое заключается в уменьшении размера существующих кремниевых чипов путем фрезеровки до области чуть выше первого перехода. Хрупкий, тонкий кристалл толщиной всего 10 мкм инкапсулируется в тонкий слой полиимида для дополнительной защиты от трещин и облегчения обращения с ним.
Данная методология в принципе применима ко многим полупроводниковым микросхемам, причем гибкие интегральные схемы уже доступны в небольших объемах для прототипирования. К ним относится модуль с аналого-цифровым преобразователем и УВЧ RFID-меткой размером 2,2 мм x 2,3 мм x 25 мкм. Текущее ограничение гибкости заключается не в самом кристалле, а в способе его крепления, который мы определили как ключевую область для инноваций.
Гибкие интегральные схемы на основе оксидов металлов.
Другой альтернативой являются гибкие интегральные схемы, которые в настоящее время доступны только для относительно простых применений, таких как RFID-метки и считывание данных с датчиков. Хотя попытки создания печатных интегральных схем предпринимались, и большинство из них оказались неудачными, применение давно зарекомендовавших себя фотолитографических методов для последовательного нанесения пленок металла, изолятора и оксида металла на полиамидную подложку позволило создать гибкие интегральные схемы, благодаря чему стоимость микросхем может составлять всего 0,01 доллара.
Как видно из таблицы ниже, производство собственных гибких интегральных схем обходится дешевле, чем производство ИС на основе кремния, если количество логических элементов составляет менее 100 000, при этом стоимость RFID-чипов составляет около 0,01 доллара. Эта характеристика соотношения стоимости и сложности идеально подходит для таких приложений, как интеллектуальная упаковка, где ограничивающим фактором является низкая стоимость, а не технологическая мощность.
Внедрение гибких ИС. 
Вкратце, технология FHE по своей сути требует альтернатив жестким ИС в корпусе, используемым в традиционных жестких и гибких печатных платах. Кремниевые кристаллы с низким содержанием примесей, более прочные благодаря полиимидной инкапсуляции, вероятно, найдут применение в приложениях со сложными требованиями к обработке, например, при замене традиционных печатных плат. Можно также использовать стандартные кристаллы без корпуса, но они требуют очень бережного обращения для сохранения выхода годных изделий. Изначально гибкие интегральные схемы на основе металлооксидов, способные в настоящее время только к высокочастотной RFID-связи и относительно простой обработке данных с датчиков, будут использоваться в RFID-метках и приложениях для интеллектуальной упаковки. Их возможности, а следовательно, и диапазон подходящих применений, вероятно, будут расширяться по мере развития технологии.
