德克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队推出了一种可能重新定义半导体器件设计与制造方式的新型3D打印技术。这项名为全息超表面纳米光刻（HMNL）的方法，能以传统制造无法企及的速度和复杂度打印芯片封装和电子结构。

半导体制造通常速度慢且成本高昂，依赖一系列材料沉积、掩膜、蚀刻和封装步骤。每个阶段都会增加成本、限制设计灵活性并产生废料。HMNL用一个单一的3D打印流程取代了大部分传统步骤，一次性实现先进电子器件的成型。

该技术能够制造多材料、三维结构，整合金属和聚合物，并在高度精细的几何形状中实现成型。



该工艺的核心是超表面——一种含有密集编码信息的超薄光学掩膜。当被照射时，这些表面将全息图投影到混合树脂中，使其固化为精密的微观结构。

研究人员表示，HMNL可实现比人类头发还小的特征尺寸，并制造出逐步光刻技术无法实现的形状。这为全新的器件类别打开了大门，例如全3D打印电容器、非平面芯片封装，以及为空间受限的机器人或航空航天系统量身定制的电子设备。

该项目获得了DARPA 1450万美元的资助，合作伙伴涵盖了学术界和产业界。来自犹他大学、应用材料公司、Electroninks、恩智浦半导体、诺斯罗普·格鲁曼、Bright Silicon Technologies以及德州微烧结公司的研究人员正在合作推进基于HMNL的电子技术的开发和测试。



初步原型展示了其广泛的应用范围。一个例子是为消费设备制造的外延模块，另一个原型则专注于国防用途的高频系统。

该团队还打印出了环绕曲面的电子设备，以及将机械强度与电学功能相结合的有源封装。这些设计展示了3D打印微尺度结构如何支持快速原型制作，并通过减少材料浪费和简化供应链来降低环境影响。

该技术的商业化路径通过德州微烧结公司推进，这家初创公司正是为将HMNL推向市场而成立。公司计划扩展这项技术，使芯片设计师能够在数天而非数月内生产定制电子封装。

在半导体制造业亟需提高效率并支持更强大设备的背景下，HMNL有望重塑芯片制造最基本环节的行业实践。通过将先进光学技术与3D打印相结合，该研究团队将增材制造定位为未来电子生产的可行工具。