印刷柔性半導體技術的案例
寧波圓芯孫俊峰：印刷柔性半導體技術為電子紙提供低成本背光替代方案
電子紙產業藍皮書的主編單位，CINNO Research旗下ePaper Insight是專注電子紙產業鏈觀察的子品牌，在本次論壇上解讀了2022年電子紙產業的發展狀況，全球出貨量近3億片，對比2021年成長65%，近5年年復合增長率超過40%，位列所有顯示技術之首。
本次活動《2023電子紙產業藍皮書》正式對外發布，其包含了電子紙的產業發展格局、未來發展趨勢以及更新2022年的產業發展數據。電子紙產業藍皮書是由電子紙產業各領域20多家頭部企業參與編撰、CINNO ? ePaper Insight負責主筆匯編的一部電子紙產業“百科全書”，覆蓋電子紙在新零售、醫療、教育、辦公、交通、民航、工業、物流、個人消費等各領域的產品、解決方案、發展歷程、市場現狀、市場容量、電子紙價值分析等重要的信息與數據。
寧波圓芯電子有限公司 技術總監 孫俊峰
作為特邀嘉賓，寧波圓芯電子有限公司技術總監孫俊峰向與會領導及同仁詳細介紹了基于卷對卷印刷的柔性半導體及傳感電子器件技術，以實現可卷曲、可折疊、可彎曲的特性，能夠為電子紙的應用提供高性能、低成本的背板替代解決方案。
寧波圓芯電子有限公司是一家集研發、生產和銷售于一體的平臺化印刷柔性電子生產企業。針對柔性電子行業技術痛點，寧波圓芯電子團隊研發了多種類印刷電子功能墨水（導電墨水、半導體墨水、high-k介電墨水等）、R2R印刷柔性電子產線設備及印刷柔性集成電路工藝。其中，半導體墨水、介電墨水、R2R印刷柔性電子產線設備填補了國內印刷產業的技術空白。
寧波圓芯電子聚焦集成電路及傳感器領域，通過將柔性電子印刷技術與傳感器深度融合，創新研發生產一系列可用于脈搏檢測，胎心監測，壓力檢測等產品，解決重大慢病檢測、健康養老、日常保健等社會問題提供新的技術與方案。
展開 柔性傳感｜凸版印刷全球首次成功研發可經受100萬次彎曲的1mm曲率半徑柔性TFT
東京2021年3月29日凸版印刷株式會社在世界上首次成功研發了一種曲率半徑為1mm的、可經受100萬次彎曲的新結構柔性薄膜晶體管（Thin-film-transistor，以下簡稱「TFT」）。本產品不但柔韌性[1]、耐久性和載流子遷移率[2]很強，還具有載流子遷移率為10cm2/Vs以上、電源開/關比為107以上等實用性特征。凸版印刷的目標是研制出一種兼具以上特性的柔性傳感器。
開發背景
近年來，柔性電子技術已在可折疊智能手機等設備中得到應用，預計還可在穿戴式傳感器、包括遠程患者監控在內的醫療設備、智能包裝、電子紡織品等消費產品等中得以廣泛推廣。雖然有機TFT因其柔韌性好、重量輕等優點，被認為是最有前途的柔性電子器件TFT，但依然存在許多問題，如載流子遷移率低、可靠性和耐久性較差等。另一方面，由硅或氧化物半導體制成的無機TFT雖然具有較高的載流子遷移率，并且已經建立了大規模的生產工藝，但在柔韌性方面仍有改進的空間。因此，開發能夠滿足載流子遷移率、柔韌性和耐久性等所有特性要求的TFT已成當務之急。
針對這些問題，凸版印刷充分利用其獨有的成膜、印刷和薄膜處理技術，在世界上首次開發出了一種新結構柔性TFT。
展開 IJP OLED制程的難度與挑戰：TCL華星突破性展出65" 8K柔性印刷OLED產品
TCL華星光電的IJP OLED生產設施（來源：TCL華星光電）
利用IJP技術生產柔性OLED
為了對其高分辨率、柔性可滾動、可折疊和打印量子點顯示器的工藝進行進一步改進和優化提升，TCL華星光電與廣東聚華印刷顯示技術有限公司合作。這些合作不僅為后期大規模基于IJP工藝生產顯示器產品奠定了堅實的基礎，同時還為在不斷增長的柔性顯示業務中積極競爭奠定了基礎。目前，TCL華星光電已經因其65英寸8K柔性OLED顯示屏可以折疊成桌子而在媒體和社交媒體上獲得了一些非常好的反響和報道。實際上，這樣展示的簡單而優異的效果，在某種程度上掩蓋了實現這一目標的技術復雜性。
對于這項技術被客戶和消費者接受的形式和程度，TCL華星光電有自己的期望：客戶應該理解這項技術是完全無縫的、而且和其他技術一樣是一種正常技術，TCL不希望這一點在客戶和消費者那里被任何其他關于其功能的、先入為主的觀念所掩蓋。TCL華星光電希望以更加實惠的價格為客戶和消費者提供高質量的顯示體驗，如果它還能實現彎曲和折疊，那應當理解為錦上添花。可以想見，這種技術對柔性顯示器的廣泛推廣至關重要，因為人們一旦對曲面顯示器或折疊顯示器最初帶來的沖擊司空見慣，他們也就會慢慢適應顯示器其他形式的各種變化。
噴墨印刷型OLED涉及的多方面工藝
生產一種極具創新價值的柔性顯示器是一個涉及多方面工藝的制造過程，它需要制造商掌握一系列技術，包括柔性面板設計、基板、TFT背板、EL器件、封裝和模組。這些工藝和過程都必須精心管理，以確保一個階段不會對另一個階段產生負面影響。例如，IGZO TFT對氫引起的電性變化很敏感，因此制造商需要仔細考慮封裝層中使用的材料。盡管面臨這些挑戰，TCL華星光電目前已經表明，它有能力制造出任何形狀的IJP柔性OLED顯示器。
展開 ：噴墨印刷制備大面積柔性少層石墨烯熱電材料
然而，由于尚不具備理想的大規模制備技術，大多數策略仍然具有挑戰性。在石墨烯納米復合材料中，單層石墨烯所具有的優異特性被強烈淬火的片間運輸所破壞。因此，盡管石墨烯可以作為導電聚合物基低溫熱電材料，卻很少有研究關注通過基于溶液法生產的可擴展耐高溫全石墨烯結構。這種方法能夠利用現有的商業印刷工藝，例如，噴墨印刷作為有經濟吸引力的無掩模沉積技術，可以用于大面積熱電應用。然而，對印刷設備的穩定控制需要同時優化印刷材料的熱電性能以及材料油墨的長期穩定性和合適的流體物理性質。
【成果簡介】
近日，阿爾托大學的Ilkka Tittonen，Zhipei Sun和劍橋大學的Tawfique Hasan (共同通訊作者)在國際頂級學術期刊Advanced Functional Materials上發表了題目為“Inkjet Printed Large-Area Flexible Few-Layer Graphene Thermoelectrics”的研究論文。該研究報道了可應用于柔性熱電器件的石墨烯薄膜的大面積噴墨印刷技術。所利用的石墨烯來源于通過超聲輔助液相剝落（UALPE）剝離的塊狀石墨。用該方法制備的石墨烯薄膜表現出類似于少層石墨烯的電子傳輸性能，但卻具備來源于無序納米結構的玻璃態導熱性能。結果表明，薄膜的熱電性能不僅超過了以前關于全石墨烯材料的報道，而且還與通過更復雜的合成方案生產的先進石墨烯-導電聚合物納米復合材料的熱電性能相當。
展開 
：可原位印刷的導電納米粘土/液態金屬基柔性電子
液態金屬的可流動性和高導電性被廣泛應用于柔性電子器件制造，然而過大的表面張力導致液態金屬易團聚成球，難以保持理想的電路狀態。低成本的絲網印刷及噴墨打印很難用于構造液態金屬基柔性電子。此外，由于液態金屬的粘附力弱，柔性電子的基底可供選擇的余地很小。
受到活字印刷術與生活中郵戳的啟發，浙江大學賀永教授團隊設計了新型的納米粘土/液態金屬墨水，可在皮膚表面原位印刷柔性電子，相關工作以“Recyclable conductive nanoclay for direct in-situ printing flexible electronics”發表于“Materials Horizons”，武鵬程碩士生為第一作者，賀永教授與姚鑫驊副教授為共同通訊作者。
研究人員設計了一種可回收、自修復的導電納米粘土和匹配的印刷工藝。首先，為了使液態金屬更好地附著并易于印刷，研究人員使用液態金屬代替了潮濕粘土中的水，從而獲得了導電納米粘土，該墨水優點是制造方式簡單，僅通過攪拌液態金屬和納米粘土混合物即可制備，可以直接用作印泥用于印制導電圖案。在印刷過程中，納米粘土團塊充當連接基材和液態金屬的“支點”，這使得導電納米粘土對柔軟的基材（如有機硅彈性體和水凝膠）具有更好的親和力（如圖1C-D所示）。與之前基于液態金屬研究的其他柔性電子制備工藝相比，例如轉移印刷，獲得導電圖案的時間大大縮短，僅幾秒鐘。
展開 科學家發現特殊半導體 可推動柔性材料開發
圖片說明：該半導體材料的壓縮狀況和加工碎片。 中國科學院上海硅酸鹽研究所供圖
來自中國科學院上海硅酸鹽研究所的消息，該所的史迅研究員、陳立東研究員與德國馬克斯-普朗克研究所的Yuri Grin教授等合作，發現了一種特殊的半導體材料，該材料在室溫具有和金屬一樣延展性和可彎曲性，有望應用于柔性電子。相關研究日前發表于《自然 材料學》雜志(Nature Materials)。
金屬和半導體已走進人們生產和生活的方方面面，但它們的力學性能迥異，兩者的加工技術也完全不同，金屬一般采用熔煉，結合機械加工、沖壓、精密等鑄造成型，而半導體則由于其脆性，一般采用粉末燒結等方法獲得塊體材料。
“一般的半導體材料，都是硬邦邦的一片，不能彎、不能拉，也不能壓縮。”陳立東研究員當天在受訪時介紹，偶然發現的該半導體材料兼具普通金屬和半導體的特征，既能導電又有延展性。
史迅研究員則表示，目前的無機材料尤其是半導體均為脆性材料，在大彎曲、大變形，或者拉伸狀況下極易發生斷裂，進而導致器件失效；而有機半導體相對無機半導體遷移率較低，且電學性能可調范圍較小，無法滿足半導體工業的蓬勃發展需求。新發現的特殊半導體材料具有良好延展性和彎曲性，因此有望應用于柔性電子技術領域，比如用于可穿戴設備等。
同時，科研人員介紹，該工作也將開啟尋找和發現其他具有類似金屬力學性能的半導體材料的研究。據悉，這項研究工作耗時四年半，得到了國家自然科學基金、中國科學院重點部署項目、上海市基礎重大項目和學科帶頭人等項目的資助和支持。
展開 英國圣安德魯斯大學Nature Communications: 柔性、超輕聚合物膜半導體激光器
目前為止，有機LED、太陽能電池和場效應晶體管目前都已經實現了柔性和超輕制造，但是大部分有機激光器因為需要固體支撐介質，依然是堅硬的材質。因而，開發柔性、輕量化的半導體激光器就十分必要了。
【成果簡介】
近日，英國圣安德魯斯大學Malte C. Gather教授課題組通過一種簡單的制作方法得到了一種基于聚合物薄膜、無支撐和超薄的有機分布式反饋激光器。這種激光器不到500 nm，超輕（m/A<0.5gm-2），并擁有卓越的機械柔性。該成果以題為"Flexible and Ultra-Lightweight Polymer Membrane Lasers"發表在Nature Communications上。
【圖文導讀】
圖1. 薄膜激光器的制造和物理性質
(a).圖示激光迭陣浸在水中；
(b).激光迭陣的組成；
(c).圖示浮膜
(d).浮膜圖;
(e).二階DFB激光薄膜的垂直激光發射；
(f).薄膜激光器圖；
圖2. 薄膜激光器的表征
(a).不同材料激光器的輸入-輸出性質；
(b).基于F80.9BT0.1的薄膜激光器的發射光譜；
(c).光譜線寬vs器件輸入能量密度；
(d).近場和遠場發射；
圖3. 薄膜激光器紙幣安全上的應用
圖4. 薄膜激光器在可穿戴安全標簽上的應用
【小結】
在這個工作中，作者報道了通過一種簡單的制作方法，得到了一種基于聚合物薄膜、無支撐和超薄的有機分布式反饋激光器。這種激光器不到500 nm，超輕（m/A<0.5gm-2），并擁有卓越的機械柔性。
文獻鏈接：Flexible and Ultra-Lightweight Polymer Membrane Lasers(Nat. Commun., 2018, DOI: 10.1038/s41467-018-03874-w)
展開 2026 武漢半導體技術博覽會（OVC）︱聚焦半導體晶圓制造裝備、零部件、材料、先進封裝、IC設計、第三代半導體等重點領域
組委會將嚴格篩選演講嘉賓和演講主題，以技術為主，配合適量的品牌宣傳，以確保技術論壇介紹世界范圍內最先進的、最前沿的半導體技術，為廣大半導體行業人士奉送一場“美味佳肴”。
?中國半導體設備供應鏈發展論壇
?功率半導體IGBT/SiC 產業論壇
?化合物半導體技術與應用發展論壇
?AI加速半導體材料創新發展論壇
?功率mosfet-Si硅/SiC碳化硅|半導體功率器件技術論壇
?碳化硅襯底材料生長與加工技術創新發展論壇
?第三代半導體材料制造與裝備技術高峰論壇
?半導體器件性能開發與測試技術論壇
※ 展會優勢
展會舉辦地背景：2023年，湖北省電子信息產業實現主營業務收入8209億元，同比增長兩成，其中電子信息制造業主營業務收入為5101億元。根據今日發布的《湖北省突破性發展光電子信息產業三年行動方案（2022―2024年）》，到2024年，全省以光電子信息為特色的電子信息產業規模力爭突破萬億元，進一步鞏固和提升在全國“獨樹一幟”的領先地位，為打造具有全球影響力的世界級光電子信息產業集群奠定堅實基礎；推進集成電路、光通信、激光、新型顯示和智能終端等領域重點突破，帶動軟件和信息技術服務業、新一代信息通信等相關領域發展。
● 集成電路領域，依托武漢新芯、高德紅外、光迅科技等龍頭企業，以及江城實驗室等創新平臺，打造特色集成電路產業集群。
● 光通信領域，依托中國信科、長飛、華工科技、華為武研所等龍頭企業，以及國家信息光電子創新中心、武漢光電國家研究中心、光谷實驗室等創新平臺，進一步鞏固湖北光通信產業全國領先地位，打造世界一流的光通信產業高地。
● 激光領域，依托華工激光、銳科激光、帝爾激光等龍頭企業，建設國內領先、具備全球競爭力的激光產業基地。
展開 韓國全北大學：研發納米級量子點技術用于3D印刷
公司創辦十年來，始終圍繞泛半導體產業鏈，在多維度為企業、政府、投資者提供權威而專業的咨詢服務，包括但不限于產業資訊、市場咨詢、盡職調查、項目可研、管理咨詢、投融資等方面，覆蓋企業成長周期各階段核心利益訴求點，在顯示、半導體、消費電子、智能制造及關鍵零組件等細分領域，積累了數百家大陸、臺灣、日本、韓國、歐美等高科技核心優質企業客戶。
日本拓自達新技術：可在普通環境加熱的印刷線路板用銅納米墨水，計劃今年投入生產
公司創辦十年來，始終圍繞泛半導體產業鏈，在多維度為企業、政府、投資者提供權威而專業的咨詢服務，包括但不限于產業資訊、市場咨詢、盡職調查、項目可研、管理咨詢、投融資等方面，覆蓋企業成長周期各階段核心利益訴求點，在顯示、半導體、消費電子、智能制造及關鍵零組件等細分領域，積累了數百家大陸、臺灣、日本、韓國、歐美等高科技核心優質企業客戶。
一個值得信賴的理念： 施樂公司應用HyperWorks仿真技術提高打印機印刷質量
該系列打印機采用獨特的固體油墨技術取代傳統的碳粉或墨盒。固體油墨技術的使用有助于獲得質量一致的印刷品。與激光打印技術相比，ColorQubeTM 9200系列打印機能夠降低62%的彩色印刷成本并且減少90%的耗材浪費——是一個可持續的打印解決方案。
商務級ColorQubeTM9200系列打印機每分鐘可打印高達85頁或復印高達50頁的傳真、掃描或電子郵件。隱含在打印機外殼下的是多個零件復雜的運動過程。打印頭將油墨噴到硒鼓上形成圖像，然后硒鼓上的油墨在壓輥的作用下傳遞并固定在打印紙上。整個過程中硒鼓的旋轉、打印頭的掃描以及打印紙的移動是同時進行的，而且必須精確對準和順序動作。
挑戰
在該系列打印機最新型號的開發過程中，施樂研發團隊希望深入了解打印機日常工作中遇到的一些干擾——如打印機外殼的碰撞、普通的振動甚至打印機運轉過程中的出紙動作等是如何造成印刷品上可見缺陷的。除此之外，他們還想知道如何在最小成本和最小風險的情況下盡量減小這些缺陷。
施樂研發團隊開始借助于復雜的計算機仿真來確定在油墨噴射過程中的振動和不確定性對印刷質量的影響。為了更好地研究產品的結構特性以及確定不必要激勵的來源，他們與Altair ProductDesign展開了合作。
解決方案
一個細節優化的過程
在ColorQube9200系列打印機研發過程中，施樂公司使用仿真技術將產品振動控制在像素水平下。
要開發出一個持續提供高質量輸出的打印機，最重要的一點在于能否將振動降低至像素水平。與通常處在毫米水平的汽車行業仿真不同，打印機需要在微米水平下進行仿真分析。
首先，施樂公司進行打印機各個子系統的物理測試。
展開 
從光刻技術發展看半導體技術路線
從1947年第一個晶體管問世算起，半導體技術一直在迅猛發展，現在它仍保持著強勁的發展態勢，繼續遵循摩爾定律指明的方向前進，大尺寸、細線寬、高精度、高效率、低成本的IC生產，正在對半導體產業鏈帶來前所未有的挑戰。
集成電路在制造過程中經歷了材料制備、掩膜、光刻、清洗、刻蝕、摻雜、化學機械拋光等多個工序，其中尤以光刻工藝最為關鍵，決定著制造工藝的先進程度。隨著集成電路由微米級向鈉米級發展，光刻采用的光波波長也從近紫外（NUV）區間的436nm、365nm波長進入到深紫外（DUV）區間的248nm、193nm波長。目前大部分芯片制造工藝采用了248nm和193nm光刻技術。目前對于13.5nm波長的EUV極端遠紫外光刻技術研究也在提速前進。
可以說，隨著芯片集成度的提高，對光刻技術提出了越來越高的要求，而光刻技術的演進，在某種程度上也反映了半導體技術的發展路線。上世紀中葉，IEEE電子和電子工程師協會設立了ITRS組織，該組織每年都會發布一份半導體領域中技術路線圖——ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors）。但在2017年，IEEE停止更新ITRS，并將其重新重命名為IRDS，他們認為這樣可以更全面地反應各種系統級新技術。
展開 從光刻技術發展看半導體技術路線
來源：
天天IC
從1947年第一個晶體管問世算起，半導體技術一直在迅猛發展，現在它仍保持著強勁的發展態勢，繼續遵循摩爾定律指明的方向前進，大尺寸、細線寬、高精度、高效率、低成本的IC生產，正在對半導體產業鏈帶來前所未有的挑戰。
集成電路在制造過程中經歷了材料制備、掩膜、光刻、清洗、刻蝕、摻雜、化學機械拋光等多個工序，其中尤以光刻工藝最為關鍵，決定著制造工藝的先進程度。隨著集成電路由微米級向鈉米級發展，光刻采用的光波波長也從近紫外（NUV）區間的436nm、365nm波長進入到深紫外（DUV）區間的248nm、193nm波長。目前大部分芯片制造工藝采用了248nm和193nm光刻技術。目前對于13.5nm波長的EUV極端遠紫外光刻技術研究也在提速前進。
可以說，隨著芯片集成度的提高，對光刻技術提出了越來越高的要求，而光刻技術的演進，在某種程度上也反映了半導體技術的發展路線。上世紀中葉，IEEE電子和電子工程師協會設立了ITRS組織，該組織每年都會發布一份半導體領域中技術路線圖——ITRS（International Technology Roadmap for Semiconductors）。但在2017年，IEEE停止更新ITRS，并將其重新重命名為IRDS，他們認為這樣可以更全面地反應各種系統級新技術。
展開 聚焦功率半導體產業︱APSME 2025 亞洲國際功率半導體、材料及裝備技術展將在廣州盛大召開
2025 亞洲國際功率半導體、材料及裝備技術展覽會，以“聚焦前沿技術突破，賦能產業創新融合”為主題。將于2025年11月20-22日在廣州保利世貿博覽館盛大召開！
APSME 2025 亞洲國際功率半導體、材料及裝備技術展覽會匯聚全球優質品牌廠商齊聚現場，打造功率半導體全產業鏈創新展示、一站式采購及技術交流平臺，集中展示半導體器件、功率模塊、材料、封裝技術、測試技術、生產設備、散熱管理等熱門產品，致力于先進半導體器件、封裝測試、工藝流程、創新應用及產業鏈間的合作，為上游及材料設備搭建交流協作的橋梁。展會期間還將舉辦一系列技術論壇，展示全球產業動態及未來技術趨勢。
展開 武漢電子展 | 2025武漢國際半導體產業與電子技術博覽會（OVC），5月引領半導體行業新變革
2025武漢國際半導體產業與電子技術博覽會（OVC）已成為半導體及電子技術產業協同發展的重要平臺，加速技術創新與產業升級。展會不僅加速了技術創新與產業升級，也為產業鏈上下游企業的緊密合作搭建了重要的橋梁，推動武漢半導體及電子元器件產業的發展，為全球半導體產業注入新的活力。
2025武漢國際半導體產業與電子技術博覽會（OVC）注定將成為一次推動全球半導體產業轉型升級的重要盛會。從技術創新到商業合作，從產業鏈協同到跨界融合，這場展會為行業提供了無限可能。屆時，無論您是行業專家、企業高管，還是技術愛好者，都將收獲技術與思想的雙重盛宴。讓我們相約武漢，共同見證這一科技盛會，探索半導體產業的無盡可能。2025年5月15日-17日在武漢·中國光谷科技會展中心，期待您的參與！
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