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闻泰科技新成果:离子凝胶通过光图形化进入片上微型超级电容阵列
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$*ST 闻泰 ( SH600745 ) $  

安世上海署名研究把离子凝胶电解质沉积与光刻、干法刻蚀结合,在晶圆上形成高单元密度的微型超级电容阵列。要点不是传统电解液替换,而是离子导通、微细图形和单元隔离同时成立;论文实验不代表公司已商业化该产品。

器件密度

400 单元 /cm

摘要电压密度

800 V/cm

工艺组合

凝胶沉积+光刻+干法刻蚀

  电极负责电子,离子凝胶负责电解质中的离子输运

片上电化学储能要同时面对两套规则:电极和电解质必须让离子有效移动,图形又必须符合晶圆工艺的线宽、对准、洁净与隔离要求。液体电解质容易流动和串液,传统固态电解质则可能损失离子导电性;离子凝胶是把离子液体约束在聚合物网络中的折中材料。

论文以微型超级电容为演示器件,报告晶圆级离子凝胶薄膜沉积及光刻 / 干法刻蚀图形化。它研究的是局部储能单元,不是替代 NAND、DRAM 的存储密度技术。

微型超级电容常采用叉指电极缩短离子迁移距离,两个电极之间由电解质传导离子、由外部电路传导电子。离子凝胶既要润湿并覆盖活性电极,又不能爬过不该连接的邻近单元,否则高密度阵列会因漏电或离子串扰失效。

液体电解质与图形化离子凝胶在片上微型超级电容中的结构差别。

与液体电解液相比,凝胶形态有利于形状保持和图形化;但聚合物骨架、离子液体组分和溶剂残留都会影响电导率、电化学窗口、挥发及长期稳定性。材料参数不能脱离制程温度与蚀刻化学单独优化。

  晶圆级图形化要控制涂布、曝光、刻蚀和去胶后的材料完整性

论文摘要列出沉积、光刻和干法刻蚀三个关键步骤。工程上,薄膜厚度与边缘覆盖先决定离子通道是否均匀;光刻掩模定义不同单元的几何边界;刻蚀清除非目标区域的凝胶;去胶和后清洗则不能伤及电极或带走可迁移离子。配图是一般原理示意,并非论文原始配方或版图。

离子凝胶涂布、光刻、刻蚀与去胶的晶圆级工艺示意,非论文原版图。

与普通金属或氧化物薄膜不同,离子凝胶中的有机组分可能对光刻溶剂、等离子体和热处理敏感。若图形边缘出现退缩或残留,单元间隔离和有效电极面积会同时变化。

  400 单元每平方厘米与 800 伏每平方厘米不是单颗器件耐压

公开摘要报告阵列单元密度 400 cells/cm,电压密度 800 V/cm,面电容超过 1.2 mF/cm。前两项是单位面积阵列口径,不能写成单个微型电容承受 800 V;第三项则需留意是按器件 / 阵列面积定义的面电容,不等于体积能量密度。

微型超级电容阵列的单元密度与电压密度口径说明。

高面积密度会让单元尺寸、绝缘间隔和电极接触区域同时缩小。评价时应把单位面积可用电容、漏电流、等效串联电阻和阵列一致性放在一起,而不是仅以 " 数量更多 " 描述工艺价值。

  离子凝胶的实际难点是工艺相容性与电化学稳定性的交集

材料应同时通过离子电导率、电化学稳定窗口、图形分辨率、刻蚀选择比和电极粘附测试。晶圆测试还要测量多单元电容分布、循环后容量保持、静置自放电与相邻单元之间漏电。

材料和器件需共同测试离子传导、隔离、泄漏与循环稳定性。

这篇论文验证了实验室器件阵列概念;公开摘要未给出可以推断为量产的晶圆良率、长期环境寿命或客户导入数据。闻泰科技与安世半导体存在海外实体控制权争议,不能由上海署名单位外推为闻泰掌控安世全球研发或商业化。

  国内相关公司的参与位置

安世半导体上海团队/闻泰科技

业务涉及:功率与分立器件;论文署名单位为 Nexperia Technology ( Shanghai ) Ltd.。闻泰科技 2026 年半年度报告披露安世海外实体控制与并表争议,本文只讨论上海署名研究,不推断全球安世业务归属或该器件产品化。

中微公司

业务涉及:半导体干法刻蚀装备。该论文采用干法刻蚀图形化,二者仅处于相邻工艺环节;没有公开证据显示论文样品使用中微设备。

关联说明:以上仅为署名主体及公开业务相邻公司,不代表已确认的设备采购、材料供应、合作研发或产品销售。

总结

离子凝胶片上图形化的关键,是在保持离子通道的同时获得清晰隔离边界。公开摘要中的面积密度和电压密度应严格按阵列口径理解;从样机到工程应用,还要给出晶圆一致性、泄漏、自放电与寿命数据。

论文信息

Photolithographically Patterning of Iongel Electrolytes for On-Chip Electrochemical Devices With High Areal Number Density;IEEE Electron Device Letters,2026 年 9 月;署名单位:Nexperia Technology ( Shanghai ) Ltd.;DOI:10.1109/LED.2026.3717947。数值据公开摘要,全文未取得。

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