關(guān) 閉

新聞中心

EEPW首頁 > 安全與國防 > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > ?亞利桑那州立大學(xué)與NASA合作,在太空中制造微電子產(chǎn)品

?亞利桑那州立大學(xué)與NASA合作,在太空中制造微電子產(chǎn)品

作者:asu 時(shí)間:2023-09-18 來源:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫 收藏

Ying-Chen「Daphne」Chen 是美國亞利桑那州立大學(xué) Ira A. Fulton 工程學(xué)院的電氣工程助理教授 ,她作為 NASA 研究的聯(lián)合首席研究員,與學(xué)術(shù)界和行業(yè)合作者一起制定了太空中的半導(dǎo)體器件建筑藍(lán)圖。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/202309/450636.htm

在太空中制造產(chǎn)品有可能消除半導(dǎo)體制造過程中冗長且昂貴的關(guān)鍵步驟,特別是對于地球上使用的基于 3D 氧化物的電阻式 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RRAM) 設(shè)備,這些 3D 器件與傳統(tǒng) 2D RRAM 器件的不同之處在于,它們是垂直堆疊的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元層,而不是傳統(tǒng)的平面排列,從而可以在單個(gè)器件中實(shí)現(xiàn)更小的占位面積和更多的存儲(chǔ)空間。

該團(tuán)隊(duì)的研究由 CHIPS 和科學(xué)法案 以及 NASA 太空生產(chǎn)應(yīng)用程序項(xiàng)目的資金資助。該項(xiàng)目由首席研究員 、美國宇航局高級(jí)材料工程師柯蒂斯·希爾 (Curtis Hill) 領(lǐng)導(dǎo),旨在利用太空微重力環(huán)境產(chǎn)生的減壓來消除蝕刻的需要,蝕刻是在芯片表面加深溝槽,為芯片導(dǎo)電金屬觸點(diǎn)留出足夠的空間。

由于需要較厚的半導(dǎo)體晶圓薄膜材料層來補(bǔ)償重力壓力,因此,在地球半導(dǎo)體制造工藝中需要進(jìn)行蝕刻。研究人員假設(shè),由于缺乏重力,可以在太空中使用更薄的薄膜層,從而在制造過程中已經(jīng)形成了足夠深的溝槽,無需進(jìn)行蝕刻。

上圖所示為助理教授 Ying-Chen「Daphne」Chen 站在顯示月球圖像的屏幕前,手里拿著反映地球模型的半導(dǎo)體材料。她正與美國宇航局以及工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的合作者合作,開發(fā)一種微重力環(huán)境下的制造方法,以減少制造設(shè)備所需的資源。

「為了制造芯片,晶圓廠通常需要在地球上的潔凈室中進(jìn)行許多步驟,」富爾頓學(xué)院電氣、計(jì)算機(jī)和能源工程學(xué)院的教員陳說:「該項(xiàng)目的目標(biāo)是使用能夠制造 3D 堆疊結(jié)構(gòu)、活性層和金屬的打印機(jī)來實(shí)現(xiàn)一體式打印。」

使用這些半導(dǎo)體印刷設(shè)備(其占地面積比地球上的制造設(shè)施小得多)將減少制造 3D RRAM 設(shè)備所需的時(shí)間,并消除對大量個(gè)人防護(hù)設(shè)備的需求。許多行業(yè)合作者都對該方法感興趣,包括 Tokyo Electron America、Axiom Space、英特爾和富士膠片,這些公司都參與了這項(xiàng)研究。

「對于未來的商業(yè)化制造,更多的運(yùn)輸公司將加入太空運(yùn)輸?shù)男辛?,從而降低成本并提高競爭力,」陳說:「我看到許多這樣的技術(shù),或者它們的高速自動(dòng)化版本,最終可以在小型、近地軌道工廠中建立一個(gè)用于芯片制造和表征的半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)。」

來自商業(yè)空間站的半導(dǎo)體產(chǎn)品

該研究團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)成員包括愛荷華州立大學(xué)材料科學(xué)與工程系副教授 Shan Jiang 和威斯康星大學(xué)麥迪遜分校工業(yè)與系統(tǒng)工程系助理教授 Hantangqin,他們將首次測試他們的半導(dǎo)體制造理論。由零重力航空公司進(jìn)行的拋物線飛行將提供 20 秒的零重力條件。

下圖所示為陳和她的合作者打算試驗(yàn)太空建筑的設(shè)備類型。已經(jīng)經(jīng)過蝕刻工藝的測試設(shè)備將在其蝕刻溝槽中注入特殊墨水,以確定墨水在制造過程中的有效性。

飛機(jī)起飛前將安裝一臺(tái)制造打印機(jī),并在達(dá)到零重力條件后啟動(dòng),然后它將在這 20 秒內(nèi)打印出半導(dǎo)體器件。這些航班計(jì)劃于今年 10 月起飛。

如果這項(xiàng)研究成功,它將為在國際空間站以及未來的商業(yè)空間站(例如 Axiom Space 計(jì)劃的空間站)上安裝半導(dǎo)體印刷設(shè)備打開一扇大門。連接到軌道上較大空間站的浮動(dòng)工廠也是一種可能性。

希爾表示,該研究旨在開發(fā)制造方法,使美國電子工業(yè)重新獲得全球工業(yè)的主導(dǎo)地位。

「我們堅(jiān)信,低地球軌道和微重力環(huán)境的利用是一項(xiàng)改變游戲規(guī)則的技術(shù),將使美國在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位,」他說?!肝覀兿M罱K推動(dòng)美國半導(dǎo)體制造能力的進(jìn)步,并為其發(fā)展太空經(jīng)濟(jì)。」

希爾選擇陳參與該項(xiàng)目是因?yàn)樗谙乱淮鎯?chǔ)器件方面的專業(yè)知識(shí),她正在領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目的制造方法。作為首次與亞利桑那州立大學(xué)合作,希爾表示迄今為止的經(jīng)歷給他留下了深刻的印象,并希望在未來的項(xiàng)目上繼續(xù)與該大學(xué)合作。

「我真的很喜歡和陳博士一起工作,」他說:「她充滿熱情并帶來積極的態(tài)度,像她這樣樂觀、總是尋找優(yōu)勢和能夠幫助團(tuán)隊(duì)的事情的研究人員是一筆巨大的財(cái)富?!?/span>



關(guān)鍵詞: 微電子

評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉