“全息超表面纳米光刻”解锁芯片3D自由形态，生产周期从数月缩至数天

近日，得克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员正带领一支由学术界与工业界精英组成的团队，旨在通过一项新型3D打印技术彻底改变半导体芯片的生产方式。这种被研究者称为“全息超表面纳米光刻”（HMNL）的新方法，致力于实现更快速、更高效且更环保的先进电子产品制造。

全息超表面纳米光刻技术的应用范围，涵盖智能手机、机器人乃至航空航天领域。它能够实现以往无法完成的设计，例如用于电子设备储能的3D打印电容器，或是适配非常规空间的电子封装件。例如，该技术可将人工智能嵌入定制化构型，以满足机器人或火箭的具体规格要求。

“我们的目标是彻底改变电子器件的封装与制造方式，”领导该团队的科克雷尔工程学院沃克机械工程系副教授Michael Cullinan表示，“借助全息超表面纳米光刻技术，我们能够通过单步工序创建复杂的多材料结构，将生产时间从数月缩短至数天。”

该团队由犹他大学、应用材料公司、Bright Silicon Technologies、Electroninks、诺斯罗普·格鲁曼、恩智浦半导体和Texas Microsintering的研究人员组成，并已获得美国国防高级研究计划局（DARPA）提供的1450万美元资助以推进此项研究。

当今的电子制造是一个复杂且耗时的过程，需要逐层叠加材料。这种方法不仅限制了设计灵活性，还会产生大量材料浪费。HMNL技术提供了一种更快速、更可持续的替代方案。

此项技术突破的关键在于超表面——这是一种能够编码高密度信息的超薄光学掩模。当光线照射时，这些超表面会产生全息图，使金属和聚合物混合树脂能同时被图案化，形成复杂的三维结构。该工艺精度极高，可实现比人类发丝直径更小的分辨率。

此外，通过消除多个生产步骤并减少材料浪费，该工艺最大限度地降低了工业活动的环境足迹。其效率提升也将使独特原型的开发变得更加便捷。

作为该项目的一部分，研究人员已成功制造出四种针对不同应用场景的原型产品：

• 消费电子领域：面向消费级设备的扇出模块，展现了更快的生产速度与更优的设计灵活性。
• 国防系统领域：用于高频通信与可重构电子设备的先进原型。
• 非平面设计领域：可适配复杂空间结构的电子封装件。
• 主动封装领域：兼具机械与电气功能的结构件，例如面向光学应用的精密光束指向系统。

“这不仅关乎电子产品的制造速度与成本，更在于开拓全新可能性。”Cullinan强调道。研究人员计划通过他创立的初创企业Texas Microsintering公司将该项技术推向商业化应用。