3D打印如何幫助緩解半導體芯片短缺？

導讀：芯片短缺正在影響幾乎所有需要它的行業(yè)。TheStreet曾指出，“半導體為當今一些最重要的計算產(chǎn)品提供動力，是數(shù)字時代經(jīng)濟增長的關(guān)鍵。”美國商務(wù)部的一份報告中也曾指出，隨著越來越多的企業(yè)開始轉(zhuǎn)向半導體產(chǎn)品，芯片的需求不斷增加（例如：電動汽車、5G）。疫情也加劇了對各種半導體的產(chǎn)品的需求，從而增加了芯片的需求。同時，芯片供應受到工廠火災、冬季風暴、能源短缺和 COVID-19 等影響，情況不樂觀。那么如何加速芯片的制造，解決上述問題呢？


△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為增材制造）的用武之地。這并不意味著存在簡單地打印芯片的技術(shù)（雖然Velo3D已經(jīng)為客戶設(shè)計和創(chuàng)建許多復雜幾何形狀的零部件），3D打印的精度只有1/10毫米，而半導體制造廠（也稱為“晶圓廠”）以納米級（十億分之一米）為精度。

但通一些適當?shù)姆椒�可以�?D打印在芯片生產(chǎn)過程中產(chǎn)生重大影響，加速芯片的研發(fā)。要了解如何操作，人們首先需要對晶圓廠有基本的了解�！度A盛頓郵報》指出，制造一個芯片大約需要三個月的時間。整個過程共需約700個處理步驟，按照每個芯片客戶提供的設(shè)計，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
由于每個晶圓廠都需要數(shù)千臺具有復雜零件的機器，因此建造新晶圓廠并提高產(chǎn)量需要數(shù)年時間。全球經(jīng)濟需要現(xiàn)有晶圓廠以最快、最高效的速度運營。與任何工廠一樣，晶圓廠可能會遇到故障和其他技術(shù)問題，影響它們滿負荷運轉(zhuǎn)。當工廠以驚人的速度工作時，尤其容易出現(xiàn)這類問題。正如商務(wù)部的報告所指出的，“半導體公司已顯著提高了現(xiàn)有產(chǎn)能的利用率。具體來說，從2020年第二季度到2021年，半導體工廠的利用率超過90%，這對于需要定期維護和大量能源的生產(chǎn)過程來說是非常高的�！�

如此快速工作的工廠需要更換零件，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，不必等待海外工廠制造和運送替換零件。AM 的一個基本原理就是在原子尺度上實現(xiàn)精確控制的可重復性和一致性。不需要特定工廠制造零件，晶圓廠運營商可以在具有金屬3D打印機的任何地方打印出精確的零件。

每一代新一代的半導體制造廠都希望提供比以往更強大、更小的芯片。這意味著需要有新的方法重新設(shè)計制造過程。3D打印為此提供了巨大的機會。3D打印能夠不受限制地設(shè)計各種形狀的零件。Benny Buller說可以制造出工程師想象的任何零件。對于半導體公司來說，這為設(shè)計更強大的晶圓廠提供了途徑，從而生產(chǎn)出更強大的芯片。（3D打印團隊擁有半導體方面的特定專業(yè)知識，因此他們可以與制造商一起集思廣益。）通過與增材制造合作，半導體公司可以設(shè)計零件，使目前正在建造的新設(shè)施更加強大，故障更少，可靠性更高。