當(dāng)前的微電子制造方法成本高、速度慢、耗能多、資源消耗大。
但東北大學(xué)的一位教授已經(jīng)為一種新工藝和打印機(jī)申請(qǐng)了專利，它不僅可以更高效、更廉價(jià)地制造先進(jìn)的電子產(chǎn)品和芯片，還可以在納米級(jí)上制造它們。
“我認(rèn)為一定有更簡單、更便宜的方法，”威廉林肯史密斯教授、東北大學(xué)杰出大學(xué)教授艾哈邁德·A·布斯奈納 (Ahmed A. Busnaina) 表示?！拔覀兓旧蠌姆浅：唵蔚奈锢砘瘜W(xué)開始，采用非常簡單的方法?！?/p>
布斯奈納負(fù)責(zé)東北大學(xué)國家科學(xué)基金會(huì)高速納米制造中心。
他解釋說，傳統(tǒng)的微電子制造方法基本上是將材料沉積在薄膜上，然后“蝕刻掉”多余的部分。每一層代表電路的一部分，在多層堆積之后，就形成了一個(gè)微處理器或內(nèi)存芯片。對(duì)于所使用的每種材料，都會(huì)使用不同的工藝。
但布斯奈納表示，這一過程有幾個(gè)缺點(diǎn)。
首先，它很貴。
生產(chǎn)當(dāng)今電子產(chǎn)品所需的先進(jìn)電子設(shè)備和芯片的設(shè)施，其建設(shè)成本約為 200 億至 400 億美元，每年的運(yùn)營成本為 10 億美元。
布斯奈納表示，制造設(shè)施或“晶圓廠”的成本意味著，能夠生產(chǎn)必要芯片的公司數(shù)量已經(jīng)從本世紀(jì)初的 29 家左右減少到 2018 年的 5 家。
這意味著需要六個(gè)月到一年的時(shí)間來制造一個(gè)芯片，并且測(cè)試后的任何修改也需要類似的時(shí)間表，Busnaina 解釋道。
此外，他補(bǔ)充說，由于制造過程中需要真空和高溫，一個(gè)典型的晶圓廠所需的電量相當(dāng)于 50,000 個(gè)家庭的用電量。
相比之下，布斯奈納在東北大學(xué)伯靈頓校區(qū)開發(fā)了一種用于生產(chǎn)硅微處理器或內(nèi)存芯片的“自下而上”的增材制造工藝，將電子產(chǎn)品的制造成本降低到目前方法的約 1%。
這有點(diǎn)像用粘土雕刻某物而不是用石頭雕刻某物——你要逐漸積累，而不是逐漸削減。
“我們不會(huì)搬走任何東西，”布斯奈納說?！拔覀冎话研枰牟牧洗娣旁谛枰牡胤??！?/p>
Busnaina 表示，這些材料可以使用非常小的顆粒在非?？焖俚倪^程中進(jìn)行沉積，從而讓人們能夠以傳統(tǒng)納米制造或 3D 打印所用時(shí)間的一小部分創(chuàng)造出非常小的物體。
“我們展示了我們可以在一分鐘內(nèi)制作出小至 25 納米的結(jié)構(gòu)，例如，在一個(gè)大面積上，”Busnaina 說道?！耙虼?，它的產(chǎn)量很高，成本卻很低。”
Busnaina 預(yù)測(cè)新方法和工具可以使芯片制造過程“民主化”。
“這就像老版的 Kinkos 芯片店——你可以去那里自己制作芯片拷貝，”Busnaina 說道。“現(xiàn)在你可以去 3D 打印店，給他們你的芯片設(shè)計(jì)，他們會(huì)在當(dāng)天或第二天為你制作出來。”
“想象一下，如果每個(gè)芯片設(shè)計(jì)師都有機(jī)會(huì)在同一周內(nèi)完成設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行開發(fā)并擴(kuò)大規(guī)模，”Busnaina 繼續(xù)說道?！澳悴粌H可以讓電子產(chǎn)品的納米制造變得民主化，還可以加快電子產(chǎn)品創(chuàng)新的步伐，讓所有電子產(chǎn)品都變得非常實(shí)惠?！?/p>
參考鏈接
https://news.northeastern.edu/2025/02/25/revolutionary-nanomanufacturing-process-chip-costs/
來源：內(nèi)容編譯自northeastern