东北大学：一种将芯片制造成本降低99%的革命性新技术

抖音热门 2025年02月27日 11:00 2 admin

东北大学教授艾哈迈德·布斯奈纳 (Ahmed Busnaina) 已为一项工艺和打印机申请了专利，旨在实现微电子制造的“民主化”。照片由 Alyssa Stone/东北大学提供

当前的微电子制造方法成本高、速度慢、耗能多、资源消耗大。

但东北大学的一位教授已经为一种新工艺和打印机申请了专利，它不仅可以更高效、更廉价地制造先进的电子产品和芯片，还可以在纳米级上制造它们。

“我认为一定有更简单、更便宜的方法，”威廉林肯史密斯教授、东北大学杰出大学教授艾哈迈德·A·布斯奈纳 (Ahmed A. Busnaina) 表示。“我们基本上从非常简单的物理化学开始，采用非常简单的方法。”

大学杰出教授和威廉·林肯·史密斯教授艾哈迈德·布斯奈纳 (Ahmed Busnaina) 是东北大学国家科学基金会高速纳米制造中心的主任。照片由 Alyssa Stone/东北大学提供

布斯奈纳负责东北大学国家科学基金会高速纳米制造中心。

他解释说，传统的微电子制造方法基本上是将材料沉积在薄膜上，然后“蚀刻掉”多余的部分。每一层代表电路的一部分，在多层堆积之后，就形成了一个微处理器或内存芯片。对于所使用的每种材料，都会使用不同的工艺。

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但布斯奈纳表示，这一过程有几个缺点。

首先，它很贵。

生产当今电子产品所需的先进电子设备和芯片的设施，其建设成本约为 200 亿至 400 亿美元，每年的运营成本为 10 亿美元。

布斯奈纳表示，制造设施或“晶圆厂”的成本意味着，能够生产必要芯片的公司数量已经从本世纪初的 29 家左右减少到 2018 年的 5 家。

这意味着需要六个月到一年的时间来制造一个芯片，并且测试后的任何修改也需要类似的时间表，Busnaina 解释道。

2023 年，东北大学学生艾哈迈德·哈菲兹·阿卜杜拉齐兹 (Ahmed Hafez Abdelaziz) 在位于伯灵顿校区的新打印机上工作。图片来源：礼貌照片

此外，他补充说，由于制造过程中需要真空和高温，一个典型的晶圆厂所需的电量相当于 50,000 个家庭的用电量。

相比之下，布斯奈纳在东北大学伯灵顿校区开发了一种用于生产硅微处理器或内存芯片的“自下而上”的增材制造工艺，将电子产品的制造成本降低到目前方法的约 1%。

这有点像用粘土雕刻某物，而不是用石头雕刻某物——你要逐渐积累，而不是一点点凿掉。

“我们不会搬走任何东西，”布斯奈纳说。“我们只把需要的材料存放在需要的地方。”

Busnaina 表示，这些材料可以使用非常小的颗粒在非常快速的过程中进行沉积，从而让人们能够以传统纳米制造或 3D 打印所用时间的一小部分创造出非常小的物体。

“我们展示了我们可以在一分钟内制作出小至 25 纳米的结构，例如，在一个大面积上，”Busnaina 说道。“因此，它的产量很高，成本却很低。”

Busnaina 预测，新方法和工具可以使芯片制造过程“民主化”。

“这就像老版的 Kinkos 一样——你可以去那里自己制作副本，”Busnaina 说。“现在你可以去 3D 打印店，给他们你的芯片设计，他们会在当天或第二天为你制作出来。”

“想象一下，如果每个芯片设计师都有机会在同一周内完成设计，然后进行开发并扩大规模，”Busnaina 继续说道。“你不仅可以使电子产品的纳米制造变得民主化，还可以加快电子产品创新的步伐，让所有电子产品都变得非常实惠。”

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