Des ingénieurs font progresser la fabrication de semi-conducteurs grâce à l’impression 3D
L’équipe dirigée par l’Université du Texas à Austin a reçu une subvention de 14,5 millions de dollars de la DARPA
Selon l’Université du Texas à Austin, des ingénieurs dirigent une équipe exceptionnelle réunissant des experts du milieu universitaire et de l’industrie, dans le but de révolutionner la production de puces de semi-conducteurs grâce à une nouvelle méthode d’impression 3D. Cette approche, que les chercheurs appellent Holographic Metasurface Nano-Lithography (HMNL), vise une fabrication plus rapide, plus efficace et plus respectueuse de l’environnement pour l’électronique avancée.
HMNL présente des applications allant des smartphones à la robotique en passant par l’aérospatiale. Elle permet de créer des conceptions auparavant impossibles, comme des condensateurs imprimés en 3D — qui stockent l’énergie dans les dispositifs électroniques — ou des boîtiers électroniques pouvant s’intégrer dans des espaces inhabituels. Par exemple, elle permettrait d’intégrer l’intelligence artificielle dans des configurations sur mesure, adaptées aux spécifications de robots ou de fusées.
« Notre objectif est de transformer fondamentalement la manière dont l’électronique est conditionnée et fabriquée », a déclaré Michael Cullinan, professeur agrégé au Walker Department of Mechanical Engineering de la Cockrell School of Engineering de l’Université du Texas à Austin, qui dirige l’équipe. « Avec HMNL, nous pouvons créer des structures complexes et multimatériaux en une seule étape, réduisant le temps de production de plusieurs mois à quelques jours. »
L’équipe, composée de chercheurs de l’University of Utah, d’Applied Materials, de Bright Silicon Technologies, d’Electroninks, de Northrop Grumman, de NXP Semiconductors et de Texas Microsintering, a reçu une subvention de 14,5 millions de dollars de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) pour mener à bien ces travaux.
HMNL offre une alternative plus rapide et plus durable aux techniques d’impression 3D traditionnelles. La clé de cette avancée réside dans l’utilisation de métasurfaces, des masques optiques ultraminces capables d’encoder une information de haute densité. Lorsqu’elles sont exposées à la lumière, ces métasurfaces créent des hologrammes permettant de structurer simultanément une résine hybride composée de métal et de polymère en des formes 3D complexes. Le procédé est d’une telle précision qu’il peut atteindre des résolutions inférieures à la largeur d’un cheveu humain.
En outre, en éliminant de nombreuses étapes de production et en réduisant le gaspillage de matériaux, le procédé minimise l’empreinte environnementale des activités industrielles. L’augmentation de la vitesse de fabrication facilite également le développement de prototypes uniques.
Les chercheurs ont réalisé quatre prototypes dans le cadre de ce projet, destinés à diverses applications, notamment l’électronique grand public (un module fan-out illustrant une production plus rapide et une meilleure flexibilité de conception), les systèmes de défense (prototypes avancés pour les communications haute fréquence et l’électronique reconfigurable), les conceptions non planaires (boîtiers électroniques adaptés à des espaces difficiles) et les boîtiers actifs (structures remplissant des fonctions mécaniques et électriques, comme des systèmes de pointage de faisceau pour des applications optiques).
« Il ne s’agit pas simplement de fabriquer de l’électronique plus rapidement ou à moindre coût ; il s’agit d’ouvrir de nouvelles possibilités », a déclaré Cullinan.
Les chercheurs prévoient de commercialiser la technologie par l’intermédiaire de Texas Microsintering Inc., une jeune entreprise fondée par Cullinan.
