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运用微电子技术制备碳基芯片,「幂方科技」推出10微米级别微电子打印机

周机智 · 2020-07-10
微电子打印碳基芯片,可能是电子制造业的新趋势

1954年硅晶体管问世,直到如今依然是集成电路技术的主流,全球有90%的集成电路芯片器件基于硅基CMOS技术。然而由于摩尔定律,硅基芯片的未来发展面临物理规模和制造成本的限制。碳基芯片不同于硅基芯片,运用碳基材料制备,具备柔性、大面积、低成本、液相制备等优势。

36氪最近接触到的幂方科技,是一家微电子打印公司。公司成立于2015年,运用微电子增材制造技术,为客户提供从微电子打印设备、 纳米功能材料到设计软件的整体方案。 公司具备多种印刷技术,能低成本、快速制备碳基微电子信息系统。

传统的电子器件制造方式昂贵且耗时长,一个成品需要整条产业链的分工合作才能完成。而微电子打印的方式成本低、速度快。幂方科技CEO蓝河告诉36氪,微电子打印的电子器件成本约为传统制造方式的千分之一,并且只需一台微电子打印机就能在几小时内制作完成。 

新推出的PrtronicTM微电子打印机是公司的核心产品,具有喷墨、点胶、刮涂三种功能,具备高精度三轴平台,最高打印速度达到300mm/s,结合公司自研的多功能电子油墨,可以在各种基底上制备电子器件,目前精度达到10微米级别。同时,公司自主开发了专门针对微电子打印的EDA软件——BitsAssemblerEDA辅助设计软件 。蓝河介绍,光刻与打印不同,打印主要使用的是喷墨的方式。由于墨滴与墨滴之间的表面张力,微电子打印的喷墨需要有一定的喷墨补偿,公司自主开发的EDA软件可以通过计算弥补墨滴张力带来的影响,从而更精准的打印出成品。 

PrtronicTM微电子打印机

蓝河告诉36氪,目前公司主要为高校、公司研发部等科研单位提供微电子打印机和电子油墨。目前,公司生产线满负荷运作一个月能生产近百台微电子打印机。同时公司也为客户提供定制化柔性印刷器件,包括全印刷柔性太阳能电池、全印刷电容器、全印刷电子元器件、柔性逻辑电路、电致发光(EL)器件、印刷电路板(PEB)等30余种柔性器件。

由于柔韧性和低成本的特点,未来印刷电子的发展仍然具有广阔的增长空间。根据英国分析公司IDTechEX预测,到2030年,柔性、印刷和薄膜电池的市场规模将达到5亿美元左右,印刷传感器市场规模将会达到45亿美元,而作为印刷电子主要应用场景之一的可穿戴设备市场,在2019年已经产生了将近700亿美元的年销售。“未来10年的趋势是人体和计算机的融合”,蓝河认为,未来物联网、可穿戴设备、人体植入电子以及医疗相关领域的应用场景的变化可能会导致电子产业的转向,从以往的追求更高的算力、精度等,转到芯片与人体的结合能力上,这正是柔性电子和碳基芯片的优势所在。

根据蓝河的介绍,目前微电子打印仍然面临着各种挑战。第一,投入大。整个产业链处于初期,上下游还未建立,公司需要同时承担整条产业链的业务,公司需要研发、生产,同时还需要找下游商,未来投入较大。第二,技术不成熟。目前微电子打印的成品精度在10微米级别,然而传统消费级硅基芯片的精度在100纳米以下,技术方面差距尚存。第三,市场接受度不高。用碳基材料制备电子器件仍然是较新的技术,即便在性能数据上达标,产业链下游厂商的接受度仍然不高。 

团队方面,公司核心团队主要来自上海交通大学、复旦大学、华东理工大学、中科院上海有机所等知名院校的博士和硕士,拥有100多个发明专利。 目前,幂方科技已完成四轮融资,融资金额近四千万元。

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