下一站，上太空制造半導體！

10月5日消息，據space.com報道，英國一家初創(chuàng )公司正準備向太空****一顆衛星，該衛星將在太空制造可用于地球上電子設備的新型半導體材料。

今年1月，維珍軌道公司的LauncherOne火箭在英國康沃爾****失敗，Space Forge公司失去了他們的第一顆實(shí)驗衛星。Space Forge首席執行官兼創(chuàng )始人Josh Western表示，他們的新衛星ForgeStar-1將于今年年底或2024年初運往美國進(jìn)行****。

Space Forge最近與美國航空航天巨頭諾斯羅普·格魯曼（Northrop Grumman）公司簽署了一項合作協(xié)議，提供在太空制造的半導體襯底，諾斯羅普公司可以在其鑄造廠(chǎng)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

太空制造半導體有何優(yōu)勢？

Western表示，太空的真空和微重力條件可以使全新的半導體材料得到更有效的開(kāi)發(fā)。“生產(chǎn)化合物半導體生長(cháng)是一個(gè)非常激烈和緩慢的過(guò)程，它們實(shí)際上是從原子級別開(kāi)始生長(cháng)。” “因此，重力對其有著(zhù)深遠的影響，基本上改變了這些原子之間的鍵。在太空中，你能夠克服這個(gè)障礙，因為太空中幾乎沒(méi)有重力。”

此外，太空還提供了一個(gè)完美的真空，這是保護敏感材料免受污染所必需的。在地球上的工廠(chǎng)里，這種真空必須由復雜、耗電的工業(yè)設備制造。

Western補充道，太空為幾乎任何材料提供了更好的制造基礎?！巴ㄟ^(guò)微重力、高純度真空（不需要多級泵）的組合，進(jìn)入太空可以實(shí)現大約十億種新的合金組合，并獲得-260℃到260℃的極端溫度，可以使研究人員制造出“比地球上的半導體效率高10到100倍”的半導體。

“我們Space Forge關(guān)注的應用實(shí)際上是在先進(jìn)材料領(lǐng)域?！盬estern說(shuō)：“這使我們能夠開(kāi)發(fā)新型半導體，新型復合材料，通過(guò)提高熱容量和功率處理能力，可以在性能方面超越最先進(jìn)的技術(shù)約100倍。

對于此次Space Forge與諾斯羅普·格魯曼合作的項目，據了解，即將****的ForgeStar-1衛星將包含一個(gè)小型自動(dòng)化化學(xué)實(shí)驗室，一旦衛星進(jìn)入軌道，該團隊將能夠遠程混合各種化合物并開(kāi)發(fā)新的半導體合金。但是，ForgeStar-1并不能主動(dòng)將這些材料送回地球，而是將這些實(shí)驗的結果以數字方式發(fā)送給科學(xué)家，因為這顆衛星的設計并不包括主動(dòng)返回地球的能力。

但Western表示，該公司后續的任務(wù)將是推出可在穿越大氣層的返回中幸存下來(lái)的衛星，并將其產(chǎn)品帶回地球。該公司不會(huì )只專(zhuān)注于半導體制造領(lǐng)域的探索，而是將利用他們的衛星來(lái)探索其他工業(yè)過(guò)程。Western說(shuō)，第一顆可返回的衛星可能在兩三年后****。

根據市場(chǎng)數據顯示，目前全球半導體產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規模超過(guò)5000億美元，預計到2030年規模將翻一番。

Space Forge在一份電子郵件聲明中表示：“這一增長(cháng)預計需要對高端先進(jìn)晶圓制造材料、設備和服務(wù)進(jìn)行投資?！??！疤罩圃焯峁┝霜毺氐膬?yōu)勢，如微重力和真空條件，可以創(chuàng )造出與地球上制造的半導體相比性能優(yōu)越、缺陷減少的半導體?！?/p>

雖然在太空可以制造出更純凈和更高效的半導體，但是衛星來(lái)回往返的成本也是極為高昂的。不過(guò)，Western解釋稱(chēng)：“一旦我們在太空中制造出這些晶體，我們就可以把它們帶回地面，我們可以有效地在地球上復制這種生長(cháng)過(guò)程。因此，我們不需要無(wú)數次地前往太空，就能與我們的合作伙伴和地面客戶(hù)建立起相當不錯的運營(yíng)規模?！?/p>

資料顯示，Space Forge成立于2018年，擁有全球唯一的專(zhuān)用可重復****超級材料制造衛星ForgeStar系列，具有軟著(zhù)落和高精度著(zhù)陸能力。與競爭對手使用的傳統燒蝕膠囊相比，這項專(zhuān)利技術(shù)對有效載荷返回的保護能力更強。ForgeStar是一種小型飛行器，可在軌道上部署長(cháng)達六個(gè)月，最初將專(zhuān)注于半導體、合金和生物材料的生產(chǎn)。為美國客戶(hù)提供的 ForgeStar衛星和有效載荷都將在美國的新工廠(chǎng)生產(chǎn)。

美國NASA與中國科學(xué)院均早已開(kāi)始布局

需要指出的是，Space Forge與美國航空航天巨頭諾斯羅普·格魯曼的這個(gè)合作項目，并不是第一個(gè)計劃太空制造半導體材料的項目。此前，由美國“芯片法案”和美國宇航局NASA的 In Space Production Applications資助的一個(gè)研究項目也在研究在太空制造半導體。

據介紹，該項目的首席研究員是NASA高級材料工程師CurtisHill，他領(lǐng)導團隊利用太空失重環(huán)境下簡(jiǎn)化了半導體制造過(guò)程中的蝕刻步驟。

△一名研究人員在太空中設置實(shí)驗設備，以了解微重力釬焊合金的影響。

該項目研究人員表示，在地球環(huán)境下，由于要補償來(lái)自重力的壓力，半導體芯片薄膜材料層通常比較厚，因此需要進(jìn)行蝕刻；而在太空失重環(huán)境下，可以在太空中使用更薄的薄膜層，從而在制造過(guò)程中形成足夠深的溝槽，從而可以繞過(guò)蝕刻步驟。

值得一提的是，中國在太空制造技術(shù)領(lǐng)域也早有布局。中國科學(xué)院早在2017年開(kāi)始，就已經(jīng)正式成立了太空制造技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗室，依托中國科學(xué)院空間應用工程與技術(shù)中心開(kāi)展太空制造技術(shù)的相關(guān)研究。

編輯：芯智訊-浪客劍