ייצור ממוחשב (CAM) כבר זמן רב עמוד השדרה של דיוק machining, אבל התפקיד שלה במיקרו-פטרייה וננומנפיקינג גדל באופן אקספוננציאלי במהלך העשור האחרון.כפי מכשירים מתכווץ לגודל המיקרו-נומטר, שיטות ייצור מסורתיות לתת דרך לתהליכים מיקרו-מדומים קטנים יותר שיכולים להתמודד עם סובלנות קיצונית, גיאומטריה מורכבת וחומרים חדשים אלה הם לא רק מקיפים את המגמות של תהליכים מתקדמים, כלומר, לא ניתן לבצע שינויים מכניים, אלא אם הם לא רק כדי לפתח שינויים משמעותיים במעבדים מתקדמים, כלומר, כלומר, כלומר, לא ניתן לבצע שינויים מכניים מתקדמים יותר מאשר תהליכים מתקדמים, כלומר, כלומר, כלומר, כמו גם חומרים מתקדמים, לא פחות ממעבדים מתקדמים, כלומר, כלומר, לא ניתן לבצע שינויים מכניים מתקדמים יותר, כלומר, לא רק כדי ליצור שיפורים מעבדים מתקדמים, כלומר, כלומר, כלומר, לא רק מוליכים למחצה, הם לא רק כדי לשפר תהליכים מתקדמים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לא ניתן לבצע שינויים מכניים מתקדמים, הם לא ניתן לבצע שינויים מכניים מתקדמים יותר ממעבדים מתקדמים, הם לא פחות ממעבדים מתקדמים, הם לא ניתן לבצע שינויים מכניים מתקדמים, הם לא יכולים פעם, הם לא ניתן לזהות תהליכים מכניים מתקדמים יותר מאשר מודלים

תפקיד ה-CAM ב- Scaling Micro ו-Nano Manufacturing

מיקרו-פטרייה וננומנפיקינג דורשים רמה חסרת תקדים של שליטה על מיקום חומרי, הסרת ושינוי. CAM מערכות לספק את הגשר בין כוונת עיצוב - לעתים קרובות נלכדים ב- CAD או כלי פריסה מיוחדים - והתהליכים הפיזיים המבצעים אותם.במאזונים אלה, התערבות ידנית היא לא מעשית; CAMscale חייבת לתרגם קבצים מורכבים להנחיות עיצוב מדויקות לחיקוי, סחף, דרישות ישירות של תהליכים מיקרו-קוגניים (חומרים) ומעבדה-מתאים חזקים, ללא תפקוד רב-מסוגים).

מתוך Prototyping to Production

אחת ההמרות הקריטיות ביותר ב-CAM עבור microfabricationcation היא המעבר מ prototyping מוכוון מחקר בייצור בקנה מידה תעשייתי. מערכות CAM מוקדמות היו לעתים קרובות מותאמות ממבוך בקנה מידה מאקרו, אבל תוכנה מיוחדת קיימת כעת עבור תהליכים כגון אלקטרון-beam Lithography, ion ממוקדת beam מנקה, וננומטר הדפסה.

מפתח מגמות מתפתחות ב CAM עבור Microfabricationcationcation ו-Nanomanufacturing

שילוב בינה מלאכותית ולמידה של מכונות

(FLT:0) אינטליגנציה מלאכותית (AI) ולמידה מכונה (MLIRLT) 1 הם משנים את CAM על ידי מתן אופטימיזציה של תהליכים אוטומטיים שמתאימה לזמינות של העולם האמיתי במקום להסתמך על כללים סטטיים, AI-oriented CAM יכול ללמוד מנתוני ייצור היסטוריים כדי לחזות פרמטרים אופטימליים עבור כל מכשיר או אפילו עבור כל מכשיר בודד.

AI גם מאיצה עיצוב של ניסויים (DOE) במיקרו-פטריקט.במקום לרוץ מאות מתיחות ניסיון למצוא את עומק וכו 'הטוב ביותר או טמפרטורה של CAM יכול לדמות מתכונים מועמדים באמצעות מודלים חלופיים מאומן על נתונים מוגבלים.מגמה זו היא בעלת ערך במיוחד בפיתוח של חומרים חדשים שבהם חלונות הם צרים ועניים מובן.

סימולציות מתקדמות ו- Digital Twins

סימולציה גבוהה נאמנות הפכה אבן הפינה של CAM המודרנית עבור מיקרו וננו ייצור. מודלים Computational החיזוי תופעות פיזיות - כגון התנגדות לאבולוציה פרופיל ב photolithography, ion מפוזר במערכות beam ממוקדות, או מתח תרמי בדגם nanomanufacturing - מאפשר למהנדסים לייעל את תהליך הייצור כולו לפני ביצוע ניסויים פיזיים ברציפות.

CAM מונע סימולציה מפחיתה את העלות העצומה של המשפט-וטרור בסביבות חדר נקי.לדוגמה, במחזורים אולטרה סגול קיצוני (EUV) ליתוגרפיה, האופטיקה והאינטראקציות הפוטוציוניות הן כל כך מורכבות, כי ללא סימולציה מדויקת, שליטה פגומה הופכת כמעט בלתי אפשרית. חברות כמו FLT:0Siemens תעשיות דיגיטליות Softwareple 1FLT מציעות סוויטות המשלבות ניתוח כלכלי (FV) ותהליכי חישובי חישוביים מלאים, כמו סימולציה מיקרו-Fal (מחשוב)

חומרים חדשים ותהליך הסתגלות

הופעתה של חומרים חדשים - FLT:0 [grapheneFirLT:1], מעבר מתכת dichalcogenides (TMDs), פחמן nanotubes, וחומרים אחרים דו-ממדיים (2D) - מציב אתגרים ייחודיים במערכות CAM.חומרים אלה לעתים קרובות מציגים תכונות חלקיקים, דורשים משטחים פתע, או לדרוש סביבות לא קונבנציונליות כגון ואקום גבוה או באטמוספירה של אלקטרו-FiOS, כגון חומרים אלקטרו-אופטימיים, כגון חומרים אופטיים, כגון קיבולת לייזרים, או חומרים אופטיים, כגון אטומיים, כגון אטומיים, כגון אטומיים של אלקטרו-F.

מחקרים אחרונים הראו כי מערכות CAM יכולות להיות מאומן להתמודד עם הכדאיות של תהליכים של העברת חומרים 2D, התאמת היערכות ומתח באופן אוטומטי. בדומה, בהפצה של metasurfaces באמצעות לימוזינה ננומטר, תוכנת CAM חייבת לפצות על עיוותים של דפוסים מתכווץ על פני שדות בקנה מידה מילימטר.

זמן אמיתי ובקרת הסתגלות

ייצור סגור-loop - שבו חיישנים מספקים נתונים בזמן אמת המתאים פרמטרים של תהליכים באופן מיידי - הופך למציאות במיקרו-פטרופטריה וננומנפיקינג.אינטגרציה של FLT:0in-situtrologyFLT:1 (כגון אינטרפרומטריה, ellips, או microscopy) עם מערכות CAM מאפשר התאמה של שגיאות שיטתיות, לדוגמה, אם זה יכול להיות מתבניות הפעלה פשוטה של CAM.

בקרת משוב חשובה במיוחד בתהליכים עם זמנים ארוכים, כגון סיליקון עמוק (DRIE) או רב שכבתי מחיקה. Drift בתנאים פלזמה או טמפרטורה יכול לגרום תכונות להרחיב או להגביל במשך שעות של פעולה. על ידי ניטור מתמיד אינדיקטורים מרכזיים והתאמה של צעדים מתכון - שיעורי הדגמה, גזי חממה, כוח RF - מערכות אבטחה יציבות תהליך.

ייצור היברידי מתקרב

שום תהליך יחיד אינו יכול להשיג את כל המטרות של ייצור מיקרו או ננומטרי.היברידי - שילוב subtractive (etching, מילימטר), תוסף (התצה, כתיבה ישירה), ואפילו ההרכבה (pick-and-place, self-assembly) - צובר מערכות CAM אשר מתזמרות מודולים תהליכים מרובים בזרימה עבודה אחת הם קריטיים.

CAM עבור ייצור היברידי דורש תכנון כלי מתוחכם כי חשבונות עבור שיעורי הסרת חומרים, אחידות דהור, ותקציבים תרמיים על פני שלבים מוצלחים.זה גם דורש מערכת קואורדינט מאוחדת - המנוהלת לעתים קרובות על ידי תוכנת CAM - המבטיחה שגיאות היערכות מצעדים קודמים לפצות באלה מאוחר יותר.מגמה זו דוחפת מפתחי CAM ליצור סטנדרטים בין-עריים עבור החלפת נתונים בין כלים שונים של תהליך ננומטר.

יישומים נהיגה חדשנות

אלקטרוניקה ומרקם Semiconductor

תעשיית המוליכים למחצה נותרה הנהג העיקרי של חדשנות CAM במיקרו בקנה מידה וננומטרי.כפי שטרנסטור נושך 3 nm ומעבר, המורכבות של עיצוב המסכה, תיקון קרבה אופטי (OPC), וכו 'ה פיצוי גדל באופן אקספוננציאלי. CAM כלים עכשיו לשלב מודלים קפדניים עבור גספיות קו, שגיאות מעליות, פגמים סטוכסטיים אלה הם הכרחיים לשמירה על מקובלים על תשואה ודיוק מתקדם באמצעות דיוקים (Ricial) ודיוקים מתקדמים (כגון אריזות) כגון גיטרות) כגון גיטרות מתקדמות (PTSD-יתר דיוקים) כגון גיטרות) - ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מיקרודנטים ביו-רפואיים ו Implants

(מיקרו-שימוש ביישומים ביו-רפואיים - אבחון של CAM-on-chip, מערך מיקרו-מינול, שתלים רטיניים ומערכות משלוח תרופות - ישירות מקידומי CAM.היכולת לייצר מבנים ביולוגיים בעלי נפיחות ביולוגית וכימיה של פני השטח דורש שליטה מדויקת על פרמטרים לייזר, וכו' כימאים, וציפויים, מערכות CAM מצוידות עם מינון יכול להבטיח כי מיקרו-קלידונים גדולים יותר, על פני שטח אחסון חומרים קריטי של חומרים של חומרים קריטיים:

צילום ומטריאליזם

מכשירים פוטוניים - גלימות, גרינגס, מהדהדי טבעת, ומטא-חומרים - מיקום בגודל nanometer עם גסות משטח נמוכה מאוד. CAM עבור ייצור פוטוניקה לעתים קרובות כרוך ליתוגרפיה ישירה או מערכות חשיפה המבוססות על צעד אחר צעד הדורשות גלימות זהירות של שדות.התקדמות כוללת את השימוש של CAM כדי לייצר דפוסים אפורים עבור מחסנים אופטיים ומיקרו-אופטיים, הימנעות מערכי שימוש קבועים עם מערכי ביצועים אחרים.

אתגרים ומגבלות

המונחים: Scale

שמירה על דיוק nanometer על אזורים גדולים (למשל, 300 מ"מ ויפר) נותרה אתגר בסיסי.ההתרחבות הארומית, תנודות הבמה והפרעות סביבתיות לגרום לסחף כי CAM חייב לתקן כל הזמן. בעוד מערכות CAM מודרניות משלבות משוב מכוכבי לייזר ולוחות רשת, העלות והמורכבות של מערכות כאלה מגבילות את האימוץ שלהם במעבדה קטנים יותר.

ניהול חום והתאמה חומרית

דור חום במהלך תהליכים עתירי אנרגיה גבוהים (אלקטרונים, לייזרים, פלזמות) יכול ליצור ⁇ תרמיים מקומיים מעוותים דפוסים. CAM חייב לקחת בחשבון את זה על ידי התאמת סדר כתיבה, זמן מגורים, או אפילו על ידי הדמיה תרמית בזמן אמת.בעיות תאימות חומרית גם מתעורר כאשר הפקדה או גירוד ב nanoscale-interfacial, דיפוזה, ואדום של ביצועים חיוניים של CAM.

עלויות וגישה

תוכנה מתקדמת CAM, במיוחד עבור nanomanufacturing, יכול להיות יקר באופן בלתי חוקי. . Licensing עמלות, דרישות חומרה (מקבץ מחשוב ביצועים גבוהים), ואת הצורך מפעילי מיומנים ליצור מחסומים עבור ארגונים קטנים ובינוניים (SMEs) וקבוצות אקדמיות. Open- קוד פתוח פלטפורמות עבור מיקרו-פציבריון מתפתח, אבל לעתים קרובות אין להם את המומחיות הנדרשת עבור תהליכים כמו אלקטרו-מוגרפיה או קרינת ענן משותפת - באמצעות סימולציה משולבת.

כיוונים עתידיים

שילוב עם IoT ותעשייה 4.0

ההתכנסות של CAM עם אינטרנט תעשייתי של דברים (IIoT) פלטפורמות היא סלילת הדרך עבור קווים nanomanufacturing אוטונומיים לחלוטין.חיישנים משובצים בכלים תהליך מזרמים נתונים CAM מערכות שיכולים לקבל החלטות בזמן אמת: התאמה זמניים וכו 'מבוסס על זיהוי נקודות קצה, ניתוק מהירויות כדי כלים חלופיים, או הפעלת תחזוקה מונעת ערך זה דורש פרוטוקולים תקשורת סטנדרטיים (למשל, מערכת אבטחה) עבור אמצעי אבטחה או מערכת אבטחה חזקה של מערכת אבטחה.

ייצור קוונטי

בעוד התעשייה מתקרבת לגבולות הליתוגרפיה הקלאסית, טכניקות ייצור קוונטיות - כגון שימוש בשליטה על qubit עבור איסוף אטום-על-ידי-אטומי או מניפולציות קוונטיות - עלולות להיות בר-קיימא. CAM מערכות יצטרכו לממשק עם מערכות בקרה ברמה קוונטית, לתרגם את הגאומטריה לרצף של פעולות קוונטיות.

Open-Source CAM Platforms

מיזמים כמו ההרחבה:0 (Open-Photonic-Designpherph:1) פרויקט ו- (FLT:2NanoCAMveFLT 3 Conortia) פועלים לספק כלים זמינים בחינם עבור מיקרו ונוגנו מחדש.פלטפורמות אלה מעודדות תרומות קהילתיות, המאפשרות השקיה מהירה יותר והתאמה אישית.

מסקנה

המגמות המתעוררות ב-CAM עבור מיקרו-תזונה וננומנפיקינג פותחות אפשרויות חדשות על פני אלקטרוניקה, ביומדיקין, פוטוניקה, וחומרים מדע. AI ו-ML אינטגרציה, סימולציה מתקדמת עם תאומים דיגיטליים, בקרה הסתגלותית, וייצור היברידית אינם רק שיפורים מצטברים; הם מחזרים מחדש את מה שניתן להשיג בסולם המיקרו- וננומטר.