麻省理工發表全球首款「晶片級3D列印機」打造手持式列印新未來

記者孫敬／編譯

3D列印技術與矽光子（silicon photonics）技術以有新的突破！麻省理工學院（MIT）的研究人員成功開發出一種新穎的3D列印設計，並將其整合在單一電腦晶片上，正式宣告全球首款「晶片級3D列印機」誕生。這項突破性的技術，讓晶片能夠直接發射光束進入樹脂槽中，進而快速製造出設計物體，未來更將迭代更新，目標實現晶片級全方位立體3D列印。

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這款革新性的印表機不使用任何移動部件，它利用一系列奈米級的天線，將光束導向一個小型樹脂槽中，在短短數秒內，晶片就能完成「列印」，目前已能製造出字母等二維圖案。這款作為核心的晶片，是由研究團隊客製化設計的矽光子晶片。

研究論文的資深作者，Jelena Notaros教授表示：「這套系統完全顛覆了我們對3D列印機的定義。它不再是實驗室工作台上製造物品的大盒子，而是能手持且便於攜帶的設備。這項發展令人興奮，我們期待它能帶來新的應用，並改變3D列印領域的未來。」

Notaros教授的跨領域研究團隊專注於矽光子學和光化學，結合了MIT及外部科學試驗的既有研究成果。該團隊早期在光子晶片製造上的努力，已成功開發出可放置在一枚25美分硬幣上的光子晶片，並使用了與本次專案相同的奈米天線陣列。他們透過傳統製造方法在晶片上製作了一系列160奈米厚的光學天線，並透過改變進入天線陣列的光學訊號速度來導引光線。

矽光子學是晶片製造領域一門新興的學科，其核心在於讓電腦晶片利用光而非電子來傳輸數據。這項新技術已吸引了太平洋兩岸主要公司和晶片製造商的關注，中國和美國都在競相探索這項技術的潛力，例如輝達（Nvidia）已推出商用矽光子網路交換器，實現400 Tb/s的互連速度，而超微（AMD）也正積極收購私人光子技術公司以期追趕。

這個獨特的光子晶片設計，結合了德州大學奧斯汀分校（UT Austin）發明的新型光固化樹脂，這種樹脂在暴露於特定波長的光線時會硬化，兩項技術結合後，便能創造出基本的3D列印形狀和設計。雷射光從晶片外部射入，穿過天線陣列向上進入裝有光敏樹脂的透明玻璃片，天線會將雷射光線，依照程式設定好的圖案，向上導引到樹脂中，就能形成並列印出二維物體。

該專案團隊的下一步，是設計一款全新的客製化晶片，目標是將3D列印能力從目前的二維圖案，提升至立體物件，推出「一個能在樹脂槽中發射可見光全像投影、只需一步即可實現體積3D列印的晶片」。

資料來源：Tom’s Hardware、MIT

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