广西工业设计城欢迎您, 登陆 注册 微信平台
工业设计领域综合型服务平台 服务热线:0771-2755261     18172067766(微信同号)
快速发布需求

当前位置:首页 > 新闻中心 > 详情

关于3D打印在集成电路应用中的一些可行性讨论


发布时间:2019-12-09 15:02:03 来源:互联网 

  半导体工业因为一些很好的原因已经获得众多关注。集成电路可以使得技术成为可能,这些电子器件作为半导体的支撑。自Robert Noyce1959年发明集成电路以来,半导体生产工艺已经走过了很长的一段路。随着工业4.0的兴起和增材制造工艺的发展,人们自然而然地想到是否电子工业也将会发展全尺寸打印的集成电路。


  在这次讨论中,很自然地抛出一些问题:为什么要使用增材制造工艺来生产集成电路?3D打印已经可以被应用于生产全功能、特殊形状、互联结构及各种不同等级器件嵌入的PCB板。3D打印集成电路和其他半导体器件成为PCB板的能力可以满足高定制化、小批量及具有独特功能的器件。


1.jpg


  硅片上的集成电路芯片


  3D打印集成电路的现有水平


  硅,三五族,二六族半导体的生产工艺已经得到高度发展,已经被应用于生产小于10nm栅格尺寸的集成电路,而最先进的3D打印工艺仅能提供近微米水平的分辨和多材料复合沉积。


  复合沉积对于3D打印集成电路至关重要,因为导体和半导体材料必须被同时打印。最先进3D打印系统的分辨率在超大规模集成电路成为可能前仍然必须进行提升。同样提升设备的性能、小型化时需满足消耗很少的能量以满足逻辑门的转换。


  最为一个例子,3D打印集成电路现阶段有什么样的可能,空军研究实验室和美国半导体公司的研究人员最近在柔性硅基板上3D打印微控制器芯片。这个微控制器单元提供了超过7000倍的存储相比其他现阶段的其他柔性集成电路。有人预测到这个将会应用到环境或者应变传感以及军需品的库存监控。


柔性微控制器集成电路(这个电路采用树脂在硅基上3D打印而成).jpg


  柔性微控制器集成电路(这个电路采用树脂在硅基上打印而成)


  目前,薄膜晶体管(TFT)、二极管、LED可以采用商用的和实验系统3D打印有机树脂实现。3D打印薄膜晶体管已经实现了各种接触/门结构,可以很容易在水平/垂直方向进行放大。树脂可以很容易进行掺杂和功能化,这样可以使得它们的电子和光性能调整至满足不同电子器件的需求。


  在半导电片上打印树脂对于3D打印实现集成电路一个很自然的技术路线。电触点已经可以通过掩膜(蒸镀、PVD、CVD)增材的方式进行沉积了,接下来通过3D打印设备来沉积半导体树脂材料和更大尺寸的导电线路。它们对低温工艺的适应性可以使得采用在硅片上直接3D打印集成电路非常理想。


  其他研究人员正在努力发展增材制造工艺及材料,使3D打印集成电路成为可能。例如,汉堡大学及其他研究机构研发了一项3D打印工艺,可以打印集成电路。这项工艺采用20nm的银线网作为导电单元,树脂薄膜作为绝缘体或者半导体材料。这项工艺仍然在研究阶段,但是它说明了如何应用独特的纳米结构材料制造半导体器件来与传统的硅基集成电路竞争。


  3D打印集成电路的经济性


  任何制造工艺,涉及生产的成本结构对于一件成品成本而言是很重要的驱动。集成电路成功或者失败是建立在硅片上的芯片的成本,当更多的芯片可以被放置在一个硅片上时,每个电子器件的成本将会减少。集成电路生产的结构成本对于定制化程度是相关的,高定制化、小批量的集成电路成本越高。在国防工业中可以找到很好的例子,对于复杂系统的一个单独FPGA的成本可以达到好几万美元。


  3D打印独特的成本结构挑战着这项动态经济。3D打印集成电路不需要在硅片上生产,甚至可以单独进行制造。因为3D打印器件生产的时间是可预测的,原有费用结构非常复杂,而涉及3D打印电子器件的费用则由所使用材料的重量决定。这可以使3D打印集成电路的成本对于小批量生产相比现有的标准工艺流程具有很大的竞争优势。


  文章来源:转自网络,仅供交流分享,版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除!


评论
最新评论
尾部
友情链接
  • 广西工业设计城 (运营商:南宁国电电力科技有限责任公司)

  • 服务热线:0771-2755261 0771-2755260

  • 地址:广西南宁市高新区科园西十路11号

  • 官方微信

  • 手机官网

南宁国电电力科技有限责任公司 Copyright © 2018-2020 桂ICP备17012555号-1

服务热线


0771-2755261

18172067766
(微信同号)

微信公众号