半導(dǎo)體芯科技編譯

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

在大多數(shù)情況下，亞微米級(jí)光子器件的3D打印傳統(tǒng)方法成本非常高，而且在實(shí)驗(yàn)室之外進(jìn)行不切實(shí)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(kāi)發(fā)一種能夠提供亞微米分辨率的新型打印機(jī)，用來(lái)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(gè)半導(dǎo)體行業(yè)并建立更具彈性的供應(yīng)鏈。

對(duì)器件的需求造成了生產(chǎn)障礙

高性能光學(xué)器件無(wú)處不在：從普通的智能手機(jī)攝像頭到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)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(wèn)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(tái)機(jī)器，其成本高昂，限制了可擴(kuò)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(tái)大幅面、亞微米分辨率的3D打印機(jī)，該打印機(jī)能夠比當(dāng)前3D打印技術(shù)更快、更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)品質(zhì)卓越的光學(xué)器件。通過(guò)取消潔凈室并簡(jiǎn)化流程（使用1臺(tái)機(jī)器而不是10臺(tái)），Das Gupta和他的團(tuán)隊(duì)為更大的生產(chǎn)規(guī)模和全新的廣泛應(yīng)用打開(kāi)了新大門(mén)。

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(shí)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(jì)光路，可在405納米波長(zhǎng)下實(shí)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(jí)分辨率時(shí)，還需要更高的精確度，In-Vision是唯一一家愿意通過(guò)開(kāi)發(fā)世界上首個(gè)用于3D打印的亞微米光引擎來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的公司。”

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(kāi)發(fā)了這款打印機(jī)。該團(tuán)隊(duì)經(jīng)常召開(kāi)會(huì)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(jī)的設(shè)計(jì)和規(guī)格，預(yù)計(jì)完成日期為2023年12月。Das Gupta預(yù)計(jì)，第一個(gè)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(jī)和智能手機(jī)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(guò)光譜分析以極低濃度的材料檢測(cè)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(xiàng)技術(shù)有可能通過(guò)取消潔凈室要求并提高生產(chǎn)速度來(lái)降低成本并推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)生變革。”

此外，Das Gupta還表示：“該技術(shù)還減少了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)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(gòu)芯片。”

審核編輯 黃宇