3D打印如何幫助緩解半導(dǎo)體芯片短缺？

導(dǎo)讀：芯片短缺正在影響幾乎所有需要它的行業(yè)。TheStreet曾指出，“半導(dǎo)體為當(dāng)今一些最重要的計(jì)算產(chǎn)品提供動(dòng)力，是數(shù)字時(shí)代經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)鍵�！泵绹�(guó)商務(wù)部的一份報(bào)告中也曾指出，隨著越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體產(chǎn)品，芯片的需求不斷增加（例如：電動(dòng)汽車(chē)、5G）。疫情也加劇了對(duì)各種半導(dǎo)體的產(chǎn)品的需求，從而增加了芯片的需求。同時(shí)，芯片供應(yīng)受到工廠(chǎng)火災(zāi)、冬季風(fēng)暴、能源短缺和 COVID-19 等影響，情況不樂(lè)觀。那么如何加速芯片的制造，解決上述問(wèn)題呢？


△Velo3D 首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人 Benny Buller

Benny Buller，Velo3D ( VLD )首席執(zhí)行官，指出這就是金屬3D打�。ㄒ卜Q(chēng)為增材制造）的用武之地。這并不意味著存在簡(jiǎn)單地打印芯片的技術(shù)（雖然Velo3D已經(jīng)為客戶(hù)設(shè)計(jì)和創(chuàng)建許多復(fù)雜幾何形狀的零部件），3D打印的精度只有1/10毫米，而半導(dǎo)體制造廠(chǎng)（也稱(chēng)為“晶圓廠(chǎng)”）以納米級(jí)（十億分之一米）為精度。

但通一些適當(dāng)?shù)姆椒�可以�?D打印在芯片生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生重大影響，加速芯片的研發(fā)。要了解如何操作，人們首先需要對(duì)晶圓廠(chǎng)有基本的了解�！度A盛頓郵報(bào)》指出，制造一個(gè)芯片大約需要三個(gè)月的時(shí)間。整個(gè)過(guò)程共需約700個(gè)處理步驟，按照每個(gè)芯片客戶(hù)提供的設(shè)計(jì)，印刷和蝕刻數(shù)十層，才能獲得最終的芯片。

3D打印用于晶圓廠(chǎng)
由于每個(gè)晶圓廠(chǎng)都需要數(shù)千臺(tái)具有復(fù)雜零件的機(jī)器，因此建造新晶圓廠(chǎng)并提高產(chǎn)量需要數(shù)年時(shí)間。全球經(jīng)濟(jì)需要現(xiàn)有晶圓廠(chǎng)以最快、最高效的速度運(yùn)營(yíng)。與任何工廠(chǎng)一樣，晶圓廠(chǎng)可能會(huì)遇到故障和其他技術(shù)問(wèn)題，影響它們滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)工廠(chǎng)以驚人的速度工作時(shí)，尤其容易出現(xiàn)這類(lèi)問(wèn)題。正如商務(wù)部的報(bào)告所指出的，“半導(dǎo)體公司已顯著提高了現(xiàn)有產(chǎn)能的利用率。具體來(lái)說(shuō)，從2020年第二季度到2021年，半導(dǎo)體工廠(chǎng)的利用率超過(guò)90%，這對(duì)于需要定期維護(hù)和大量能源的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)是非常高的。”

如此快速工作的工廠(chǎng)需要更換零件，那么增材制造就有了用武之地了。3D金屬打印允許快速創(chuàng)建各種零部件。工廠(chǎng)可以讓離他們最近的服務(wù)商利用3D打印技術(shù)制造相關(guān)零件，不必等待海外工廠(chǎng)制造和運(yùn)送替換零件。AM 的一個(gè)基本原理就是在原子尺度上實(shí)現(xiàn)精確控制的可重復(fù)性和一致性。不需要特定工廠(chǎng)制造零件，晶圓廠(chǎng)運(yùn)營(yíng)商可以在具有金屬3D打印機(jī)的任何地方打印出精確的零件。

每一代新一代的半導(dǎo)體制造廠(chǎng)都希望提供比以往更強(qiáng)大、更小的芯片。這意味著需要有新的方法重新設(shè)計(jì)制造過(guò)程。3D打印為此提供了巨大的機(jī)會(huì)。3D打印能夠不受限制地設(shè)計(jì)各種形狀的零件。Benny Buller說(shuō)可以制造出工程師想象的任何零件。對(duì)于半導(dǎo)體公司來(lái)說(shuō)，這為設(shè)計(jì)更強(qiáng)大的晶圓廠(chǎng)提供了途徑，從而生產(chǎn)出更強(qiáng)大的芯片。（3D打印團(tuán)隊(duì)擁有半導(dǎo)體方面的特定專(zhuān)業(yè)知識(shí)，因此他們可以與制造商一起集思廣益。）通過(guò)與增材制造合作，半導(dǎo)體公司可以設(shè)計(jì)零件，使目前正在建造的新設(shè)施更加強(qiáng)大，故障更少，可靠性更高。