技术转型芯片工程

半导体开发的竞争愈演愈烈。面对劳动力短缺、供应链延迟和材料稀缺，芯片制造商正在争相开发新的和改进的半导体产品。

从 2019 年到 2022 年，制造成本上涨 7%，进口价格上涨 5.7%。颠覆性技术可能为企业提供应对需求增长和物流压力的方法，这些压力会影响其利润。

4 项颠覆半导体工程的技术

1. 自修复、可变形的软复合材料

卡内基梅隆大学的研究人员发明了“Thubber”，这是一种新型软复合材料，由液态弹性体和微观镓铟合金液滴组成。它具有高导电性和导热性，工作温度范围为 -80°C 至 200°C，与液态硅橡胶类似。通电后，Thubber 会产生内部热量，无需外部热源。它还可以制成超柔性薄膜，克服了导热油脂或铝板带来的挑战。

“thubber”的纳米 CT 扫描图，显示了橡胶材料内部的液态金属微滴。来源：卡内基梅隆大学

2. 碳纳米管 用带状聚合物包裹

杜克大学的研究人员开发出一种利用碳原子微型圆柱体制造碳基半导体的方法，这种圆柱体比钢更坚固，比人的头发更细。这一突破解决了之前这种圆柱体无法关闭的局限性，阻碍了它们的电子应用。该团队通过将特殊聚合物包裹在金属纳米管周围，将它们从导体转变为半导体，解决了这个问题。

3.半导体封装用玻璃基板

玻璃价格实惠，热性能优异，物理特性与硅类似。玻璃可长时间保持原有形状，不易弯曲或退化，从而提高电子产品的耐用性和效率。

与目前的有机基板相比，玻璃基板具有更优异的信号性能，因此在先进半导体封装领域得到越来越广泛的应用。它们非常适合需要下一代电子产品中高密度、高性能互连的新兴应用。

4.二维铁电场效应晶体管

芯片制造商正竞相将人工智能应用于微芯片，但由于其能耗高，因此面临挑战。使用氧化铪和硫化锡的二维铁电场效应晶体管的出现提供了有希望的电气特性。它的运行速度比人类突触快得多，能耗极低，为纳米级超低功耗、高精度人工神经形态网络铺平了道路。