เทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงวิศวกรรมชิป

การแข่งขันในการพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์กำลังเข้มข้นมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเผชิญกับปัญหาขาดแคลนแรงงาน ความล่าช้าของห่วงโซ่อุปทาน และวัสดุที่ขาดแคลน ผู้ผลิตชิปต่างเร่งรีบพัฒนาผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ใหม่และดีขึ้น

ตั้งแต่ปี 2019 ถึง 2022 ต้นทุนการผลิตเพิ่มขึ้น 7 เปอร์เซ็นต์และราคาสินค้านำเข้าเพิ่มขึ้น 5.7 เปอร์เซ็นต์ เทคโนโลยีที่ก้าวล้ำอาจช่วยให้บริษัทต่างๆ สามารถรับมือกับความต้องการที่เพิ่มขึ้นและความตึงเครียดด้านโลจิสติกส์ที่ส่งผลกระทบต่อผลกำไรของบริษัทได้

4 เทคโนโลยีที่จะเข้ามาปฏิวัติวงการวิศวกรรมเซมิคอนดักเตอร์

1. วัสดุผสมอ่อนที่สามารถรักษาตัวเองและเปลี่ยนรูปร่างได้

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอนได้สร้าง "Thubber" ซึ่งเป็นวัสดุคอมโพสิตชนิดใหม่ที่อ่อนนุ่ม โดยผสมผสานอีลาสโตเมอร์เหลวเข้ากับหยดโลหะผสมแกลเลียมอินเดียมขนาดเล็กมาก วัสดุชนิดนี้มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าและความร้อนสูง สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิ -80°C ถึง 200°C ซึ่งคล้ายกับยางซิลิโคนเหลว Thubber จะสร้างความร้อนภายในเมื่อมีการใช้กระแสไฟฟ้า ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งความร้อนภายนอก นอกจากนี้ วัสดุชนิดนี้ยังสามารถขึ้นรูปเป็นฟิล์มบางที่มีความยืดหยุ่นสูง ซึ่งเอาชนะความท้าทายที่เกิดจากจารบีระบายความร้อนหรือแผ่นอลูมิเนียมได้

การสแกนด้วยนาโนซีทีของ “ธัมเบอร์” แสดงให้เห็นไมโครดรอปเล็ตโลหะเหลวภายในวัสดุยาง แหล่งที่มา: มหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน

2. คาร์บอนนาโนทิวบ์ ห่อด้วยโพลีเมอร์คล้ายริบบิ้น

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Duke ได้พัฒนาวิธีการสำหรับสารกึ่งตัวนำที่ใช้คาร์บอนโดยใช้กระบอกสูบขนาดเล็กที่ทำจากอะตอมคาร์บอน ซึ่งแข็งแรงกว่าเหล็กและบางกว่าเส้นผมของมนุษย์ ความก้าวหน้าครั้งนี้ได้แก้ไขข้อจำกัดก่อนหน้านี้ที่ไม่สามารถปิดกระบอกสูบดังกล่าวได้ ซึ่งขัดขวางการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์ ทีมวิจัยได้แก้ปัญหานี้โดยการหุ้มพอลิเมอร์พิเศษไว้รอบนาโนท่อโลหะ เพื่อเปลี่ยนจากตัวนำเป็นสารกึ่งตัวนำ

3. กระจกพื้นผิวสำหรับบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์

กระจกมีราคาไม่แพง มีคุณสมบัติทางความร้อนที่ดีเยี่ยม และมีคุณสมบัติทางกายภาพที่คล้ายกับซิลิกอน โดยกระจกจะคงรูปร่างไว้ได้นานโดยบิดงอหรือเสื่อมสภาพเพียงเล็กน้อย จึงช่วยเพิ่มความทนทานและประสิทธิภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

แผ่นกระจกให้ประสิทธิภาพสัญญาณที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับแผ่นกระจกอินทรีย์ในปัจจุบัน ส่งผลให้มีการนำไปใช้งานในบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงมากขึ้น แผ่นกระจกจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับแอพพลิเคชั่นใหม่ๆ ที่ต้องการการเชื่อมต่อแบบหนาแน่นและประสิทธิภาพสูงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นต่อไป

4. ทรานซิสเตอร์สนามผลเฟอร์โรอิเล็กทริกสองมิติ

ผู้ผลิตชิปกำลังเร่งนำ AI มาใช้กับไมโครชิป แต่ต้องเผชิญกับความท้าทายเนื่องจาก AI ต้องใช้พลังงานมาก การเกิดทรานซิสเตอร์สนามแม่เหล็กเฟอร์โรอิเล็กทริกแบบสองมิติที่ใช้แฮฟเนียมออกไซด์และดีบุกซัลไฟด์นั้นให้คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่มีแนวโน้มดี โดยทำงานได้เร็วกว่าไซแนปส์ของมนุษย์อย่างเห็นได้ชัด โดยใช้พลังงานน้อยที่สุด ช่วยปูทางไปสู่เครือข่ายนิวโรมอร์ฟิกเทียมที่มีความแม่นยำสูงและใช้พลังงานต่ำเป็นพิเศษในระดับนาโน