在當今快速發(fā)展的科技時代，半導體行業(yè)作為全球經(jīng)濟發(fā)展的關鍵驅動力，其動態(tài)變化對全球經(jīng)濟格局產生深遠影響。它不僅直接促進了電子制造業(yè)進步，帶動軟硬件行業(yè)成長，還催生了新技術、新產品和新商業(yè)模式。從半導體材料的基礎研發(fā)，到半導體設計的創(chuàng)新突破，再到集成電路的制造與應用，全球半導體產業(yè)競爭格局將迎來深刻變革。
據(jù)Statista預測，到2029年，全球半導體市場規(guī)模將從2024年的607 億美元增長至980 億美元，年復合增長率為14.9%。作為技術的半導體芯片，其制造過程極其復雜，主要包括以下幾個關鍵步驟：晶圓制備、光刻、刻蝕、薄膜沉積、離子注入、封裝測試。每個工序都需要嚴格的控制和精確的測量，任何一個環(huán)節(jié)的問題都可能導致芯片的損壞或性能下降。因此，半導體制造對設備技術、制造工藝和操作人員的要求都極為苛刻。
高昂的設備投入、材料消耗以及研發(fā)開支，共同推高了半導體產品的制造成本。這就要求在確保產品高良率的基礎之上，還需尋求降低成本的有效途徑，以促進半導體產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
在半導體制造環(huán)節(jié)中，芯片測試與封裝是關鍵環(huán)節(jié)之一，加之人工智能的迅速迭代和摩爾定律的放緩，先進的封裝技術對于提高芯片的高性能至關重要。傳統(tǒng)封裝技術面臨工藝復雜、熱管理失效、材料熱膨脹系數(shù)不匹配導致的應力問題，易致封裝失敗。
在創(chuàng)新技術領域，3D打印技術在實現(xiàn)一體化成型，構建微型化的復雜結構具備優(yōu)異的優(yōu)勢。通過人工輔助設計優(yōu)化內部散熱結構，提高晶圓臺熱穩(wěn)定性，減少晶圓熱穩(wěn)定時間，可有效地提高芯片生產的良率與效率。其中在半導體封裝技術中，微納3D打印技術不僅僅能賦能引線鍵合、晶圓級封裝等常見技術，更是2.5D堆疊、3D 堆疊等新型創(chuàng)新封裝技術的第一選擇。3D打印技術的加持，可助力測試和封裝技術朝著微型化、精密化、高密度引腳、高效散熱的方向發(fā)展。
瑞士Exaddon AG公司專注于微納金屬零件的增材制造領域，旨在提供高精度和創(chuàng)新的微納金屬3D打印解決方案。Exadoond AG的基于電化學沉積的金屬增材制造技術（μAM），主要原理是：微流控調節(jié)脈沖氣壓將打印液體推入離子探頭的微通道，金屬離子經(jīng)電化學還原沉積生成金屬原子并結晶生成單一像素體，通過離子探頭和平臺移動實現(xiàn)圖案化的像素體堆疊，最終形成三維金屬微結構。
在半導體測試技術中，Exaddon AG已成功開發(fā)了能夠以低于20 μm間距進行細間距探測的微納3D打印探針，克服半導體測試行業(yè)面臨的間距限制，開辟芯片設計和測試的新可能。其microLED測試陣列直接3D打印在間距低于20 μm的預圖案跡線上。該演示器陣列擁有128個探頭，X軸最小間距為18.5 μm，Y軸最小間距為9.5 μm，Z軸最小間距為±2 μm。據(jù)了解，Exaddon AG的探針陣列的尺寸約為其他公司探針陣列的 10%，使microLED測試儀的效率提高了64倍。
在半導體封裝技術上，Exaddon AG μAM技術與光刻工藝等傳統(tǒng)IC和PCB工藝步驟兼容，實現(xiàn)芯片的垂直互聯(lián)，優(yōu)化性能和促進小型化。Exaddon AG CERES 系統(tǒng)不僅能夠實現(xiàn)高度低至 200 nm的 2D/2.5D 特征結構，還能夠直接在微型PCB的走線和金屬接觸電極上精確地打印精度小于1 μm的高導電性微尺度結構。這種直接在基底上修改表面結構的封裝方法，可顯著縮短連接距離和降低延遲和減少能量損耗，是人工智能和高性能計算應用的理想解決方案。
為了保證實現(xiàn)高精度的打印，CERES 系統(tǒng)配備了兩臺具有計算機輔助對準功能的高分辨率相機，支持自動離子探頭裝載以及3D打印結構的拍攝錄像可視化。
Exaddon AG的3D打印技術在其結構設計、材料選擇以及制造流程方面展現(xiàn)出顯著的先進性，通過增加成型精度、提升材料成形性、降低生產成本和提高生產可靠性等方面，拓展3D打印技術在半導體行業(yè)的應用范圍。
在當前全球化的背景下，半導體產業(yè)已經(jīng)成為衡量國際競爭力的關鍵指標。受到微型化特征和性能優(yōu)化的驅動，隨著像3D堆疊封裝以及晶圓級封裝的先進技術已經(jīng)占據(jù)了30%的市場，這個動態(tài)市場已經(jīng)見證了巨大的成長。3D打印技術作為新興力量，突破了傳統(tǒng)制造的局限，不斷拓寬創(chuàng)新邊界，推動全球半導體核心技術研發(fā)，共同塑造產業(yè)發(fā)展的新動能與新優(yōu)勢。
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