别只盯着芯片:微纳制造技术才是隐形的国之重器
你每天刷的智能手机。那块比纸还薄的触控层,就是微纳制造刻出来的。
现在全网都在聊芯片卡脖子,却很少有人提,芯片本身,就是微纳制造技术最典型的产物。离开了微尺度纳米级的加工精度,别说7nm芯片,你连个能用的智能手表都造不出来。
说实话,大部分人对这个领域的认知,基本停留在“很高端”“搞科研”的层面,根本不知道我们每天都在蹭它的红利。
那些藏在你生活里的微纳制造应用
隐形眼镜戴一天都不闷眼?那是因为镜片上用微纳加工出了亿万纳米级的透氧孔。开车的时候辅助泊车能精准识别障碍物?那是因为毫米波雷达的微纳结构天线,能捕捉到毫米级的距离变化。甚至你去年囤的新冠抗原检测试纸,那个能结合病毒的抗体涂层,也是靠微纳技术固定上去的。
光刻机加工14nm芯片微纳结构实拍
微纳制造,说白了就是加工尺寸在微米、纳米级别的结构制造技术,1微米只有头发丝直径的百分之一,纳米更进一步,是微米的千分之一。这么小的尺寸,能做的事情远超出你想象。
之前我帮一个学微电子的学弟改毕业设计,他要做一块微纳流控芯片做血液检测,找对外加工平台做了三片,花了七千多,硬生生把他一学期的补助造没了,吃了一个月的清汤泡面。那还是五六年前的价格,放到现在,高端光刻加工的价格依然高得离谱。
不过话说回来,最近这两年国内的进展,真的给了我好大惊喜。
国内微纳制造技术,已经悄悄跑出了新赛道
提起微纳制造,大部分人第一反应就是光刻机,没错,光刻是现在芯片制造的主流路线,但我们被卡脖子卡在这里,所以很多国内团队早就换了思路,不跟你卷极紫光刻,我们搞新的路线。
桌面级飞秒激光微纳加工设备实验室实拍
现在做的最出彩的,就是飞秒激光直写微纳制造。不需要掩膜版,不需要超高真空环境,只要你把想要的结构导入电脑,激光直接就能在各种材料上打出你要的纳米级结构,成本直接砍到原来光刻加工的十分之一不到。
更厉害的是,已经有国内厂商做出了桌面级的设备,几十万就能买一台放实验室,别说985的大课题组,普通二本、甚至初创公司都能掏得起这个钱。那些原本只能在国家级大实验室做的实验,现在小团队也能放开了试错。
还有柔性微纳制造这块,之前一直解决不了拉伸之后结构断裂导电失效的问题,去年浙江大学的团队出了一个新的转印技术,能把金属纳米线微纳结构完美转印到超薄弹性衬底上,拉伸300%都不断导电,现在已经做成可穿戴的心电监测贴,卖了十几万片了,普通消费者几十块就能买到,这不就是产业化落地了吗?
真的。这种换道超车的感觉,太爽了。
微纳制造的下一个风口,藏在冷门的交叉领域
微纳制造的下一个风口,藏在冷门的交叉领域
现在资本都扎堆挤去芯片制造相关的微纳方向,其实很多交叉领域的机会,根本没人挖。
比如说生物医用微纳制造。现在抗癌药的靶向递送,一直解决不了药物提前泄露的问题,对正常细胞伤害太大。国内中南大学的团队上个月刚发了新成果,用微纳3D打印做出了带可控孔洞的微载体,只有癌细胞的酸性环境能溶开孔洞释放药物,载药量比传统方法提高了三倍,副作用直接降了一半多,现在已经进动物实验阶段了,你说这算不算能改变千万人命运的技术?
再说新能源领域,现在固态电池卡脖子的点,除了电解质本身,就是电极和电解质之间的界面阻抗太大,充放电效率上不去。现在已经有团队用微纳制造做出了有序介孔结构的界面层,阻抗直接降了一个数量级,宁德时代、比亚迪都在布局相关的研发线,要是真的落地,固态电池的商业化进程至少能往前推两三年。
还有仿生领域,现在做仿生吸附材料,比如模仿章鱼吸盘的微纳结构,能做到在水下也能牢牢粘住各种湿表面,已经用到手术的无痕缝合上了,不用缝针,靠微纳吸盘就能把伤口粘上,术后还不留疤,这不就是科技改变生活吗?
很多人说微纳制造太高端,离普通人太远。其实它早就渗透进了你生活的每个角落,只是你没发现而已。去年国内微纳制造设备的市场规模已经突破320亿,每年增速都超过22%,这还不算下游应用的规模。
之前去深圳的电子展,看到一堆做消费电子、做医疗器械的老板围着一台桌面微纳加工设备问价,就知道这个领域,马上就要火出圈了。我们不用总盯着别人的老路走,新的技术路线,新的交叉领域,本来就是我们弯道超车的机会。