無須半導體技術 3D列印即可生產電子元件

麻省理工的研究人員意外地發現了一種無需使用半導體製程技術，就能在室溫與非無塵環境下3D列印出電子元件。這項發現來自於一場美麗的意外，最終可能打破半導體製造的壁壘。

編譯／高晟鈞

麻省理工的研究人員意外地發現了一種無需使用半導體製程技術，就能在室溫與非無塵環境下3D列印出電子元件。這項發現來自於一場美麗的意外，最終可能打破半導體製造的壁壘。

3D列印雖強大但並非萬能

透過將樹脂、陶瓷、金屬以及其他各種熱塑性材料放置在3D列印印表機中，你便能快速地列印出像是公仔、家具甚至是建築物等各種你想像得到的東西。

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那你可能會問，為什麼不3D列印電子產品呢？這是因為，由矽晶製成的半導體非常脆弱，空氣中的灰塵、顆粒、微生物，甚或是溫度與濕度都會大大影響半導體性能。因此，半導體製造一般都需要在無塵室中，並進行嚴格控管。

此外，現代晶片設計也非常複雜，使用奈米級處理技術的微型處理器上擠滿了數十億個電晶體，這遠遠超出了3D列印機所能達到的精度。舉例來說，2001年任天堂GameCube支援的IBM Gekko晶片上有2,100萬個電晶體，而到了2018年的iPhone XS中，Apple A12晶片上已經搭載了69億個電晶體，且採用7nm製程製造。

3D列印源於美麗的意外

事實上，電子元件3D列印的突破來自於一場美麗的意外。當時，研究人員正在為另一個項目製造磁性線圈。然而，他們意外發現，摻雜銅奈米粒子的聚合物絲在電流通過時，表現出非常高的電阻峰值，卻在關閉電流後恢復正常。這本質上就是半導體的特性，也是我們用來製造處理器中邏輯閘的原理。

研究團隊展示了使用這種廉價材料列印出來的保險絲與電晶體。這些電晶體的尺寸可能只有數百微米，尺寸與性能雖遠遠比不上iPhone手機上的電晶體。然而，他們卻很耐用，能作為像是馬達開關等不邀高端電晶體的電路元件。

麻省理工學院微系統技術實驗室首席研究科學家Luis Fernando Velásquez-García表示，事實上，許多設備並不需要最好的晶片，只要能運作便足矣。這項發現不只為3D列印電子元件提供一定程度上的智能，採用可生物降解的材料、無需無塵室等優勢無疑都消除了環境要求的瓶頸，彌足了像是太空船、或遠端實驗室等難以進行高端製造地方的缺陷。

資料來源:NewsAtlas

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