Ein Team aus Texas erhält eine DARPA-Förderung für 3D-gedruckte Halbleiter
Die Agentur für fortschrittliche Verteidigungsprojekte (DARPA) hat 14,5 Millionen Dollar an eine Gruppe der University of Texas at Austin vergeben. Diese erhebliche Finanzierung unterstützt ein ambitioniertes Projekt, das neu definieren soll, wie Halbleiter hergestellt werden, indem 3D-Druck genutzt wird, um Elektronik direkt auf diversen Materialien zu erzeugen. 🚀
Schaltkreise dort integrieren, wo es zuvor unmöglich war
Die Initiative, genannt Additiv Gebaute Systeme für Fortschrittliche Mikroelektronik (AMEMS), zielt darauf ab, die Barrieren traditioneller Chip-Foundries zu überwinden, die immense Kosten verursachen und ultrareine Umgebungen erfordern. Der neue Ansatz soll ablagern hochwertige Halbleitermaterialien mit Präzision und bei Raumtemperatur. Dies würde es ermöglichen, Sensoren und Schaltkreise in die Strukturen von Fahrzeugen, Drohnen, militärischer Ausrüstung oder intelligenten Textilien zu integrieren und die Notwendigkeit separater Komponenten zu eliminieren.
Schlüsselvorteile des vorgeschlagenen Verfahrens:- Designflexibilität: Ermöglicht das Auftragen von Elektronik auf gekrümmte, flexible oder unregelmäßige Oberflächen.
- Gewichts- und Komplexitätsreduktion: Integriert elektronische Funktionen direkt in die Struktur des Geräts und vermeidet voluminöse Montagen.
- Potenzial für Personalisierung: Erleichtert die Herstellung kleiner Chargen oder Prototypen schneller und kostengünstiger.
Das ultimative Ziel ist es, vollständige und funktionsfähige Mikroelektroniksysteme praktisch überall drucken zu können.
Nanotinten und ein Elektronenstrahl: die revolutionäre Technik
Die zentrale Technologie kombiniert spezialisierte Nanotinten mit einem Drucksystem per Elektronenstrahl. Der Prozess ist sequentiell: Zuerst lagert ein Drucker die mit Halbleitermaterialien beladene Tinte ab. Unmittelbar danach trifft ein hochfokussierter Elektronenstrahl auf sie, um sie zu verfestigen und ihre elektrischen Eigenschaften zu aktivieren. Die große technische Herausforderung besteht darin, dass diese gedruckten Komponenten erreichen oder übertreffen die Leistung von Chips, die mit konventioneller Fotolithografie hergestellt werden.
Komponenten des AMEMS-Prozesses:- Formulierte Nanotinten: Enthalten Nanopartikel oder chemische Vorläufer von Halbleiter-, Leiter- und Isolationsmaterialien.
- Druck per Elektronenstrahl (EBP): Liefert die präzise Energie, um die Tinte in Nanomaßstab zu sintern und zu strukturieren.
- Verarbeitung bei Raumtemperatur: Vermeidet Schäden an hitzeempfindlichen Basis-Materialien wie Kunststoffen oder Geweben.
Eine Zukunft mit eingebetteter Elektronik überall
Wenn das Projekt erfolgreich ist, sind die Implikationen tiefgreifend. Ingenieure könnten entwerfen einen Drohn mit Flug- und Kommunikationssensoren, die direkt auf den Rumpf gedruckt sind, um Gewicht zu sparen und die Aerodynamik zu verbessern. Ein Soldat könnte eine Uniform mit Elektronik zur Überwachung vitaler Zeichen und Kommunikation tragen, nahtlos in den Stoff integriert. Obwohl der Weg vom Labor ins Feld voller technischer Hürden ist, beschleunigt die DARPA-Förderung diese Vision erheblich zu einer greifbaren Realität. ⚡