在电子产品领域，有一句对产品要求的口头禅：“设定目标但要灵活。”
要多灵活？营销人员将其产品描述为“坚固且灵活”。然后是灵活的定价模型、灵活的装运时间表、灵活的部署和灵活的道德规范。
但是，如果处理器、内存和其他电路在本质上都是灵活的怎么办，如果它们可以折叠、折痕和弯曲，该怎么办？
对于智能手机、相机、平板电脑、笔记本电脑等紧凑型消费品而言，这似乎是完美的解决方案。无数的学术论文表明完全印刷电路是可行的，那么为什么我们看不到更多呢？毫无疑问，柔性电子将成为未来的潮流。
马修·戴森（Matthew Dyson）博士是该主题的专家，他是位于英国的分析公司IDTechEx的内部负责柔性、有机和印刷电子产品的内部主管。他警告说，区分柔性电路板和柔性集成电路（IC）非常重要。柔性电子产品和印刷电子产品之间也有区别，尽管这些术语通常可以互换使用。正如我们将看到的，虽然打印与柔性基板兼容，但并非所有柔性电路都可以打印。
柔性印刷电路板（FPCB）实际上很常见，我们已经看到了半透明的铜色薄条，将LCD屏幕连接到驱动器、将电池连接到电话、将触摸屏连接到逻辑板。这是一个蓬勃发展的十亿美元产业，具有良好的增长前景，但这只是一种灵活性。
这些链接不同组件的灵活互连可以通过以下两种方式之一制成：蚀刻或印刷。令人困惑的是，传统的印刷电路板（PCB）并未印刷。蚀刻出导电路径，并通过连续的酸浴冲洗掉不需要的固态铜层，从而留下细腻的网眼图案。大多数情况下，铜下面的基材是层压玻璃纤维（通常为NEMA FR4），该玻璃纤维坚硬且坚固，可以用于笔记本电脑的主板，但不能用于铰链。
同样的蚀刻工艺也适用于柔性基板，例如铜涂层的聚酰亚胺。这样，你就可以制作出一个薄而轻的双面电路“板”，该电路板会弯曲和卷曲，并且可以将组件焊接到其上。但是，这些刚性组件会限制你的机械灵活性。它们充当防止弯曲的坚硬“孤岛”，除了在实体零件之间具有较大的半径，甚至一个或两个这样的岛也可能破坏卷对卷（R2R）制造（印刷电路的圣杯）的成本效益。
可以使用银基导电墨水打印导电迹线，而无需化学蚀刻掉铜层。印刷所需的金属，而不是蚀刻掉不需要的铜，可以减少浪费的材料，如果要制造的电路板很大且人烟稀少，这可能很重要。
有时需要用便宜得多的透明聚对苯二甲酸乙二酯（PET）代替橙色聚酰亚胺基材，不过不幸的是，它不能承受约150℃以上的温度。这意味着不能使用传统的SAC焊料在其上进行焊接，而需要使用导电胶。
无论是印刷、蚀刻、焊接还是胶合，仍然可以使用刚性的常规封装IC，但现在它们位于柔性基板上。这就是我们在许多电话、计算机和类似物品中看到的。在许多情况下，这就是我们所需要的所有灵活性。
增强灵活性的下一步是卸下IC封装并安装裸芯片。通过减小不挠性的岛，可以有效地减小最小弯曲半径。未包装的模具也更薄、更轻、从不伤人，尽管它们很难处理。对于像拥挤的智能手机这样的东西，裸芯片可能是将组件压缩到可用空间中的唯一方法。
在另一个层面上，完全是柔性IC、集成电路本身在其中弯曲，而不仅仅是互连。事实证明，可以通过印刷会弯曲，扭曲和弯曲的导电，半导体和介电油墨来制造工作晶体管。就像印刷的原理图一样生动。
这是一个很好的聚会技巧，完全印刷的有源电路似乎可以解决所有形式的封装问题，但真正的技巧是使其在商业上可行。我们有证据表明该概念有效。并不缺少研究论文，大学项目或原型制作演示，它们演示了在柔性基板上使用半导体墨水的有效印刷柔性IC。那不是困难的部分。
优势似乎诱人。最初的愿景是使用连续制造方法将整个电路（包括逻辑和存储器）印刷到柔性基板上。描绘一台全尺寸印刷机，画出电子电路而不是新闻纸。
印刷电子产品也易于修改。他们不需要像普通CMOS电路那样复杂的掩模组，因此无需支付数百万美元的掩模费用或三个月的周转期。使用喷墨器，每个电路甚至每个IC都可以不同，从而使印刷电子产品成为一种廉价的原型制作工具。
在不利方面……好，有几个不利方面。首先，印刷IC在很大程度上限于二维。常规的半导体芯片以3D方式制造，具有p阱，过孔，电介质，沟槽，纵横交错的金属层等，它们都彼此堆叠在一起。尽管一直在努力打印出“更薄”的IC，但印刷IC基本上是平面的和二维的。当您无法堆叠功能时，将IC平整，甚至是简单的IC，也可以将其展平。拆除一栋十层楼高的建筑并将其全部重建到一个平面上将占用表面积的十倍以上，因为您已经失去了所有需要以某种方式进行的垂直互连（电梯，楼梯间，HVAC管道等）。复制在地面上。就像旧的“ 三个实用程序困惑，但拥有数百个蚊帐。因此，印刷IC 很大。各个晶体管通常具有数微米的沟道长度。即使在二维上，打印机也无法接近当今光刻设备的分辨率。
可悲的是，摩尔定律并不真正适用于印刷IC。尽管半导体墨水的迁移率逐渐提高，印刷技术的分辨率也在提高，但印刷IC的晶体管密度却远没有每18个月翻一番，就像我们经历了这么多代硅一样。
印刷电路也可能不可靠。与任何打印技术（报纸，复印机，喷墨打印机）一样，打印过程也不完美。导电墨水对湿度和温度敏感，墨水的任何破裂都意味着网破裂。印刷晶体管中的层的未对准是另一个问题。仔细查看任何报纸或杂志，以查看印刷品到底有多斑点和不规则。我们的眼睛和大脑愉快地适应了这些缺陷。电子，不是很多。结果，要实现高产量是非常具有挑战性的，尤其是在使R2R制造有望在商业上引人入胜的印刷生产率上。
这凸显了采用全印刷电子技术面临的最大潜在问题。它正在与世界上最大，最先进的行业之一竞争，该行业每年都获得数十亿美元的研发资金。硅有70年的领先优势。即使是最基本的NMOS 8位MCU也比印刷设计所能提供的最佳性能要强大得多（并且更快，更小，更便宜……）。
但这并不能阻止公司尝试。在一些狭窄的市场中，全印刷电子产品可能会占据一席之地。RFID标签就是一个很好的例子。所需的电路足够简单，成本也足够低，灵活性也很有价值，以至于印刷天线和IC都可以。
位于圣何塞的Thinfilm Systems公司在转向固态电池之前，开始制造基于印刷IC的RFID标签。该公司使用卷对卷制造（这是全印刷电子产品的一大卖点）来降低成本。相对较大的IC尺寸也不成问题，因为RFID标签可以粘贴到更大的物品上。但是，正如其他RFID制造商所发现的那样，该市场对价格非常敏感，因此很难争取到任何利润，尤其是当您使用独特的专有技术来获得利润时。他们的印刷IC最终在成本或功能上无法与用于RFID标签的微型硅芯片竞争。
这一困难使基本的绊脚石成为现实，这是大多数尝试完全印刷电子产品的绊脚石。这是为什么呢？常规芯片已经非常小（尤其是简单且未包装的芯片），因此它们已经非常灵活。如果球栅阵列或QFN封装的侧面尺寸为3mm，那么它的尺寸是否不足以容纳您想要的任何位置？特别是如果您可以将其安装在柔性基板上。
戴森博士说：“印刷集成电路没有摩尔定律，因为这不是目的。这取决于您可以生产多少设备，而不是可以制造多少设备。主要好处是有望实现连续生产，这将降低成本，尤其是在电路设计需要经常更改的情况下。没有人会认真尝试在性能或电路密度方面赶超英特尔或高通，因为这毫无意义。您不会让硅业脱颖而出。除非您能按成本完成，否则在大多数情况下，硅将是赢家。”
但是，这还不是故事的结局，因为除了 IC 以外，尽可能多地印刷电路都保留了印刷的大部分优势。戴森称这种灵活的混合型电子（FHE） ，即认识到印刷集成电路是太困难是值得的做法。FHE保持重量减轻，快速成型能力以及（理想情况下）与R2R在柔性基板上制造印刷互连的兼容性。它也可以使用柔性但不印刷的IC –注意区别。具有这种特性组合的电路制造引起了主要电子制造商以及汽车，航空航天和国防领域公司的关注。
雄心勃勃的美国半导体公司就是FHE的一个例子。该公司将常规的未包装裸片减薄至约30微米，然后将其封装在聚酰亚胺中以提供保护。他们的产品目录包括运算放大器，传感器和蓝牙收发器。这些柔性IC的弯曲半径小至1微米，可以安装在柔性聚合物基板上，并印刷所有其他功能。至关重要的是，这种方法利用了现有的半导体食物链，而不是试图取代它，并使电路的功能远比完全印刷的电路强大。
英国的PragmatIC通过生产本机灵活的IC采用了不同的方法。这些不是印刷的，而是在热蒸发到聚酰亚胺基板上的层上使用常规的光刻工艺。半导体层是金属氧化物。它的内部工厂为自己和其他公司生产柔性芯片，并且开发周期比传统的硅芯片短。
像Thinfilm一样，PragmatIC主要针对RFID应用，该公司已经从ARM和Avery Dennison（贴标人员）那里获得了投资。该过程似乎可行：PragmatIC已售出了数千万种其柔性IC。它们看起来很大-数千个晶体管占用几平方毫米的面积-但它们的尺寸实际上使它们更易于安装到RFID天线上，在该天线上IC可以用作桥。
全印制集成电路很可能已经走到了尽头，这在技术上令人印象深刻，但在商业上并不可行。幸运的是，还有另一种方法可以实现灵活，功能强大且批量生产的电子产品的梦想。在生活中通常如此，解决方案是妥协，在这种情况下，是将通过光刻法生产的硅或金属氧化物IC安装到柔性基板上，同时仍然印刷互连和其他组件。成功来自于选择正确的道路。