這個3D打印芯片封裝工藝，革新半導體制造

2025年12月6日，南極熊獲悉，由德克薩斯大學奧斯汀分校領導的團隊獲得了美國國防高級研究計劃局（DARPA）1450萬美元的撥款。這筆資金將用于成立一支由學術界和產業界精英組成的工程師團隊，致力于利用一種全新的3D打印方法革新半導體芯片的生產方式。這種被研究人員稱為全息超表面納米光刻（Holographic MetasurfaceNano-Lithography， HMNL）的新方法，旨在實現更快、更高效、更環保的先進電子產品生產。

HMNL的應用范圍十分廣泛，涵蓋智能手機、機器人和航空航天等領域。它可以創造出以前無法實現的設計，例如用于電子設備儲能的3D打印電容器，或是能夠安裝在非常規空間內的電子封裝。例如，它可以讓人工智能嵌入到定制化的配置中，以滿足機器人或火箭的特定需求。

領導團隊的德克薩斯大學奧斯汀分?？瓶死谞柟こ虒W院沃克機械工程系副教授邁克爾·庫里南說：“我們的目標是從根本上改變電子產品的封裝和制造方式。借助HMNL，我們可以一步到位地創建復雜的多材料結構，將生產時間從數月縮短到數天。”

研究團隊由猶他大學、應用材料公司、Bright SiliconTechnologies公司、Electroninks公司、諾斯羅普·格魯曼公司、恩智浦半導體公司和德克薩斯微燒結公司的研究人員組成，已從美國國防高級研究計劃局 (DARPA)獲得 1450 萬美元的撥款，用于開展這項工作。

HMNL 提供了一種比傳統 3D 打印技術更快、更可持續的替代方案。這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。當暴露于光線下時，這些超表面會生成全息圖，從而能夠同時將金屬和聚合物混合樹脂圖案化成復雜的 3D 結構。該工藝的精度極高，可以達到比頭發絲還細的分辨率。

△全息超表面納米光刻（HMNL）工藝利用亞波長圖案化的超表面掩模（超表面掩模）在光固化金屬-聚合物混合樹脂中制作多色全息圖。該工藝僅需一次曝光即可對完整的三維多材料（絕緣體和導體）納米結構進行圖案化。與傳統的空間光調制器（例如數字微鏡器件）相比，超表面可以編碼更高的信息密度，因此，HMNL 中超表面光學器件的應用克服了傳統全息 3D 打印方法中存在的分辨率低和圖案化面積小等諸多挑戰。此外，所生成的全息圖尺寸僅受限于所制備的超表面的尺寸。利用該方法已成功在大于 30 mm × 30 mm 的區域內制備出分辨率約為 500 nm 的結構。研究證明，超表面光學器件可以通過設計，在不同顏色的光照射下產生不同的全息圖案。

此外，HMNL工藝通過簡化生產步驟、減少材料浪費，最大限度地降低了工業活動對環境的影響。速度的提升也將有助于開發獨特的原型產品。

作為項目的一部分，研究人員創建了四個原型，用于各種應用，包括

• 商業電子產品：用于消費電子設備的扇出模塊，展示了更快的生產速度和更高的設計靈活性）；
• 國防系統（用于高頻通信和可重構電子產品的先進原型）；
• 非平面設計：適合復雜空間的電子封裝）；
• 有源封裝：具有機械和電氣功能的結構，例如用于光學應用的精確光束指向系統）。
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  庫里南說：“這不僅僅是讓電子產品生產得更快或更便宜，而是要開啟新的可能性。”
  

研究人員計劃通過庫里南創立的初創公司德克薩斯微燒結公司（TexasMicrosintering Inc.）將這項技術商業化。