整个汽车行业受到2020年后席卷全球的芯片短缺的影响。尽管努力,但珍贵的硅片仍然难觅,现有工厂的扩建计划至少在未来两年内不会改变这种局面。但芯片制造商还可以做另一件事来缓解全球芯片短缺的问题——提高产量。
今天生产的许多芯片都是垃圾材料,通常在包装之前就被丢弃了。发生这种情况是因为用于制造芯片的硅晶片存在缺陷。这些是制造电子芯片的半导体大圆盘。在芯片被压印到晶圆上后,它被切成小块,每个小块都是一个芯片。并非所有从同一晶片切割的芯片都按预期工作或运行,这会降低半导体产量,同时增加生产成本。
芯片制造中产量低的最重要原因之一是硅晶圆的厚度不均匀。这正是芯片制造商可以改进制造工艺的地方以允许更多芯片可用。幸运的是,新加坡南洋理工大学 (NTU) 的一个团队找到了实现这一目标的缺失环节。
这项新技术基于纳米转移印刷技术,该技术使用聚合物模具通过压力将金属印刷到基板上。这是一种以前使用过的技术,但带有化学粘合剂层,在大规模印刷时会导致表面缺陷和性能下降,而且对人体健康有害。这就是为什么这项技术没有被大规模生产采用的原因。
但是南洋理工大学的研究人员已经开发出一种无化学物质的印刷技术这导致了高度均匀和可扩展的半导体晶圆。纳米转移印刷是通过在相对较低的温度(160°C/320°F)下将金纳米结构层转移到硅衬底上以形成高度均匀的晶片来实现的。粘合是通过在加热下触发薄金属薄膜的直接化学吸附来实现的——这是一种化学反应,在基材表面和被吸附的物质之间产生牢固的粘合。
得到的晶圆几乎没有缺陷,这意味着由于性能不佳而丢弃的芯片很少甚至没有。实验室结果表明,使用这种技术生产的芯片中有 99% 以上是可用的。尽管新方法仅在实验室进行了测试,但南洋理工大学的研究人员认为,三星、英特尔或 GlobalFoundries 等芯片制造商可以轻松地将其扩展到大规模生产。