“全息超表面納米光刻”解鎖芯片3D自由形態，生產周期從數月縮至數天

近日，得克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員正帶領一支由學術界與工業界精英組成的團隊，旨在通過一項新型3D打印技術徹底改變半導體芯片的生產方式。這種被研究者稱為“全息超表面納米光刻”（HMNL）的新方法，致力于實現更快速、更高效且更環保的先進電子產品制造。

全息超表面納米光刻技術的應用范圍，涵蓋智能手機、機器人乃至航空航天領域。它能夠實現以往無法完成的設計，例如用于電子設備儲能的3D打印電容器，或是適配非常規空間的電子封裝件。例如，該技術可將人工智能嵌入定制化構型，以滿足機器人或火箭的具體規格要求。

“我們的目標是徹底改變電子器件的封裝與制造方式，”領導該團隊的科克雷爾工程學院沃克機械工程系副教授Michael Cullinan表示，“借助全息超表面納米光刻技術，我們能夠通過單步工序創建復雜的多材料結構，將生產時間從數月縮短至數天。”

該團隊由猶他大學、應用材料公司、Bright Silicon Technologies、Electroninks、諾斯羅普·格魯曼、恩智浦半導體和Texas Microsintering的研究人員組成，并已獲得美國國防高級研究計劃局（DARPA）提供的1450萬美元資助以推進此項研究。

當今的電子制造是一個復雜且耗時的過程，需要逐層疊加材料。這種方法不僅限制了設計靈活性，還會產生大量材料浪費。HMNL技術提供了一種更快速、更可持續的替代方案。

此項技術突破的關鍵在于超表面——這是一種能夠編碼高密度信息的超薄光學掩模。當光線照射時，這些超表面會產生全息圖，使金屬和聚合物混合樹脂能同時被圖案化，形成復雜的三維結構。該工藝精度極高，可實現比人類發絲直徑更小的分辨率。

此外，通過消除多個生產步驟并減少材料浪費，該工藝最大限度地降低了工業活動的環境足跡。其效率提升也將使獨特原型的開發變得更加便捷。

作為該項目的一部分，研究人員已成功制造出四種針對不同應用場景的原型產品：

• 消費電子領域：面向消費級設備的扇出模塊，展現了更快的生產速度與更優的設計靈活性。
• 國防系統領域：用于高頻通信與可重構電子設備的先進原型。
• 非平面設計領域：可適配復雜空間結構的電子封裝件。
• 主動封裝領域：兼具機械與電氣功能的結構件，例如面向光學應用的精密光束指向系統。

“這不僅關乎電子產品的制造速度與成本，更在于開拓全新可能性。”Cullinan強調道。研究人員計劃通過他創立的初創企業Texas Microsintering公司將該項技術推向商業化應用。