3D打印制造芯片理论上有两大优势。一是一次只需加工一个芯片结构,非常灵活,避免了开模等前期成本。第二,需要的设备少,3D打印机可以理想地制作微纳结构,降低了一部分成本。与传统的芯片加工不同,为了制造一个晶体管,需要大量的设备,如光刻、蚀刻、抛光和沉积。
现在很多3D打印设备,比如双光子打印机,已经可以打印几十纳米甚至更小的东西了,3D打印处理在几何分辨率方面已经接近最先进的芯片技术。
为什么3D打印还很难做芯片?主要是材料的问题。芯片行业也叫半导体行业,就是一种复杂的复合材料。由于其复杂性,在不同条件下可以呈现丰富的电学特性,从而形成复杂的晶体管网络。现在的3D打印设备,虽然加工精度在不断提高,但通常只能打印一种特定的材料。做出来的东西,虽然精细,但并不复杂,满足不了芯片的需求。
因此,如何使3D打印设备能够打印由不同材料制成的复合结构已经成为当前一个非常关键的研究方向。利用3D打印技术,可以制造由不同材料制成的复杂微结构。虽然这些工艺看起来可能没有今天的芯片工艺成熟,但它们有一个独特的优势,那就是它们可以以非常低的成本制造小批量的芯片。这可能会在未来几年开辟一个非常独特的芯片市场。
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