半導(dǎo)體芯科技編譯

隨著電子設(shè)備越來越小型化，對更小光學(xué)元件的需求帶來了生產(chǎn)方面的挑戰(zhàn)。

在大多數(shù)情況下，亞微米級光子器件的3D打印傳統(tǒng)方法成本非常高，而且在實驗室之外進(jìn)行不切實際。

為了克服這一挑戰(zhàn)，印度班加羅爾科學(xué)研究所的Tapajyoti Das Gupta教授正在研究突破3D打印的界限，開發(fā)一種能夠提供亞微米分辨率的新型打印機，用來生產(chǎn)靈活、可拉伸的光子器件，該器件有可能顛覆3D打印技術(shù)，促使整個半導(dǎo)體行業(yè)并建立更具彈性的供應(yīng)鏈。

對器件的需求造成了生產(chǎn)障礙

高性能光學(xué)器件無處不在：從普通的智能手機攝像頭到增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實設(shè)備，我們已經(jīng)習(xí)慣并希望提供卓越質(zhì)量成像功能的器件越小越好。但問題是，生產(chǎn)這些精密納米結(jié)構(gòu)通常需要多步驟、分層的2D光刻工藝，需要在潔凈室設(shè)施中使用多臺機器，其成本高昂，限制了可擴展性。

為了加速生產(chǎn)并降低成本，Das Gupta教授正在與In-Vision和J Group Robotics合作打造第一臺大幅面、亞微米分辨率的3D打印機，該打印機能夠比當(dāng)前3D打印技術(shù)更快、更經(jīng)濟地生產(chǎn)品質(zhì)卓越的光學(xué)器件。通過取消潔凈室并簡化流程（使用1臺機器而不是10臺），Das Gupta和他的團隊為更大的生產(chǎn)規(guī)模和全新的廣泛應(yīng)用打開了新大門。

In-Vision光引擎提供亞微米分辨率

大多數(shù)3D DLP投影儀的分辨率僅限于一到兩微米，而Das Gupta的研究在亞微米范圍內(nèi)則需要更小的分辨率。為了實現(xiàn)這種卓越的精度和縮小的圖像，In-Vision提供了一款基于DLP9000芯片組的投影儀，該芯片組具有新的設(shè)計光路，可在405納米波長下實現(xiàn)亞微米分辨率。

Das Gupta表示：“光引擎是我們工藝的關(guān)鍵組成部分，當(dāng)達(dá)到亞微米級分辨率時，還需要更高的精確度，In-Vision是唯一一家愿意通過開發(fā)世界上首個用于3D打印的亞微米光引擎來實現(xiàn)這一目標(biāo)的公司?！?/p>

在印度電子和信息技術(shù)部的資助下，Das Gupta教授和In-Vision與J Group Robotics合作開發(fā)了這款打印機。該團隊經(jīng)常召開會議，就技術(shù)方面的挑戰(zhàn)進(jìn)行協(xié)作，并協(xié)調(diào)打印機的設(shè)計和規(guī)格，預(yù)計完成日期為2023年12月。Das Gupta預(yù)計，第一個光學(xué)組件將于2024年春季生產(chǎn)。

解決供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)

除了生產(chǎn)用于AR/VR頭戴設(shè)備、單反相機和智能手機的微型光子器件外，這種亞微米生產(chǎn)能力還可在其他新興領(lǐng)域中為微透鏡提供了更廣泛的應(yīng)用。例如，該技術(shù)可用于生產(chǎn)用于隱形眼鏡的水凝膠和生物聚合物、通過光譜分析以極低濃度的材料檢測COVID-19和其他病原體的生物傳感器，以及半導(dǎo)體行業(yè)的其他應(yīng)用。

Das Gupta表示：“3D打印已經(jīng)取代了許多其他制造工藝，唯一剩下的就是亞微米分辨率的打印。這項技術(shù)有可能通過取消潔凈室要求并提高生產(chǎn)速度來降低成本并推動半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)生變革?！?/p>

此外，Das Gupta還表示：“該技術(shù)還減少了整個生產(chǎn)過程的碳足跡，并可以顯著提高供應(yīng)鏈的彈性，讓公司能夠近距離生產(chǎn)和采購芯片?！?/p>

審核編輯 黃宇