## 039｜为什么要用3D打印做芯片？

精挑细淘，得到头条。我是李南南。

今天，我将从两个话题出发，为你提供知识服务。第一个是青年科学家彭天放老师带来的本月硬科技报告，主题是，3D打印做芯片这个趋势是怎么发生的。第二个是，康奈尔大学研究团队，发布关于赞美的新研究。

先来看今天的第一条，来自彭天放老师的硬科技报告。今年年初，1月26号，英特尔发布了2022年第四季度财报。一个字概括就是，降。季度营业收入下降了三分之一，创下了2017年以来的最低水平。同时，财报对于2023年第一季度的营收预期更悲观，只有110亿美元左右，直接回到了10年前。这个预测也直接导致英特尔股价大跌，现在的市值比一年前下跌了一半多。

关于英特尔的危机，行业里有很多分析。除了2022年半导体行业周期下行的外部因素之外，更严重的，其实是英特尔的看家本领，也就是芯片加工技术，已经明显落后。要知道，现在台积电和三星，已经准备量产3nm芯片，而英特尔还在做7nm芯片。

针对这个问题，英特尔的CEO也发话了，说他们的3nm工艺，将在2023年年底，达到量产水平。同时还展望了2024年的2nm和1.8nm工艺节点。

具体能不能按时实现，现在谁都说不好。但是，我想请你关注的，不是这个时间预期，而是英特尔这回计划启动的芯片工艺。按照目前披露的材料，英特尔计划从2nm芯片开始，把芯片最底层的晶体管，从目前的鱼鳍式结构（FinFET），换成新的纳米带结构（RibbonFET）。

这个改动有多大？就好比盖楼房，过去全是筒子楼，厨房和卫生间都是公用的。但是为了提升居住品质，后来改成建高档公寓，温泉入户了。换句话说，这个改动是结构性的。在半导体行业，这是每十几年才会发生一回的大事。上一轮这种程度的更新，还要追溯到2011年鱼鳍式结构（FinFET），取代平面结构（Planar）。

这几个名字你听着可能有点陌生，我在文稿里放了一张图，你可以看一下，一目了然。简单说，所谓芯片结构升级，就是它的结构，变得越来越立体，越来越复杂。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2023020518/1799155290198062344/020518.png)

说起晶体管越来越立体，本质上还是这些年微纳制造技术不断进步的结果。微纳制造，指的是尺度为毫米、微米、纳米量级的零部件制造。

你可能会说，既然技术在进步，为什么不早早全都把芯片做一轮结构升级？不是不想，而是不能。因为微纳制造的成本极高。要想开工建厂，起步就得上百亿美元。即使厂子建好，要针对一款芯片做一套加工模具，都得上百万美元。

成本高，就意味着，除非这个芯片有特别大的市场需求，否则就几乎没人做。因为单独为这个小需求开模加工，账面上不划算。

面对这个问题，很多科学家就想，有没有其他的加工方法可以绕开这个需求量的限制，对于小批量需求也可以用很低的成本加工芯片呢？你可能也猜到了，科学家们盯上了3D打印这个技术。

3D打印来做芯片有两个理论上的巨大优势。第一，它可以每次只加工一个芯片结构，非常灵活，躲开了开模之类的前期成本。第二，它所需的设备更少，理想情况下一台3D打印机就可以把微纳结构做出来。不像传统的芯片加工，为了做个晶体管，需要光刻、刻蚀、抛光、沉积等等大量设备的前后配合。这又降低了一部分成本。

那既然3D打印有这些优势，为什么迟迟不见有人拿它做芯片呢？

是因为3D打印的精度不够？并不是。要知道，现在很多3D打印设备，比如双光子打印机，已经可以打印几十纳米，甚至是更小的东西。而前面说的英特尔的2nm工艺，其中最窄的地方，实际尺寸差不多是7nm。换句话说，3D打印加工在几何尺寸的分辨率上，已经逼近最先进的芯片工艺了。

那为什么3D打印还是很难用来做芯片呢？主要是材料问题。我们都知道，芯片行业又叫半导体行业。所谓半导体，它是个比较复杂的复合材料。因为复杂，它才能在不同的条件下，呈现出丰富的电学特性，从而构成复杂的晶体管网络。而现在的3D打印设备，虽然加工精度不断提高，但通常只能打印某一种特定的材料。做出来的东西，虽然精细，但是不复杂，没法实现芯片的需求。

这就导致，如何让3D打印设备，能够打印不同材料构成的复合结构，成为眼下非常关键的一个研究方向。彭天放老师专门做了调研，为你带来这个方向上的两项新研究。

第一项研究来自今年1月18号的《自然》杂志。美国哈佛大学的科学家们，开发出一种螺旋3D打印机，可以用来打印不同材料构成的复合螺旋结构。具体来说，这种打印机的喷嘴内部有三个通道，就像挤彩色牙膏一样，能够同时挤出不同的材料。在设备工作的时候，这个喷嘴可以一边旋转，一边移动。而打印出来的东西，就会形成一种类似于彩色牙膏形状的螺旋结构。而这个螺旋中的每一个部分都由不同的材料构成，拥有不同的电学性能。研究人员表示，这种加工方法，有可能在未来用于加工生物芯片。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2023020518/1799155367507164196/020518.png)

第二项研究来自去年12月22号的《科学》杂志。来自香港中文大学等高校的科学家们，开发出了一种在水凝胶中打印金属、半导体、金刚石等等材料的工艺，而且结构的分辨率可以达到20nm。

这个工艺很有意思。你看过小孩玩的那种水宝宝吗？就是把彩色胶水挤到模具里，再把模具放在水里，它就定型了。这个工艺就跟它有点像。大概过程是，先用激光在水凝胶的内部，照射出一个结构空腔，就相当于开模。然后，再把这个做好的模具浸润到想要打印的材料溶液里。溶液会自己渗透到模具里。到时候再通过激光照射，让这个溶液固化定型。

目前，研究人员已经通过这个技术，用石墨、金刚石、蛋白质等不同的材料，打印出了只有几微米大小的十二生肖图案。未来，它或许还可以用来打印更复杂的芯片。

刚刚向你报告的这两项研究，思路虽然不同，但是努力的方向是相似的。就是利用3D打印工艺，制作出不同材料构成的复杂微观结构。尽管这些工艺看起来可能还没有如今的芯片工艺那么成熟，但是它却有一个独特的优势，就是能够以极低的成本，制作小批量的芯片。这也许能在未来几年开辟出一个非常独特的芯片市场。这个领域，我们也会为你持续关注。

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再来看今天的第二条。

前不久，我的一个同事告诉我，她在网上看到一场很特别的局，准备去参加。这是在北京一个小酒馆里举办的，叫“女性夸夸会”。

首先，这个活动的参与者只能是女性，而且，整场活动的主题就一个字，“夸”。到场的女孩两人成组，根据活动方要求，先夸对方的外表。注意，是必须夸，一点都不能掖着藏着。什么你长得好像刘亦菲，你的衣服真有品位之类，有什么好话尽管说。为什么要先夸外表？因为现在双方不熟，能看到的只有外表。后面随着分享深入，夸奖也会继续深入。从夸外表，深入到夸爱好、夸性格、夸灵魂。

有人说，在这一个晚上，自己收到和送出的夸奖比一整年的还要多。还有人说，来之前她从来没想到，自己这么普通一个人，还能被夸出这么多花样，等等。

好，消息就是这样，来看看能学到什么知识。

估计很多人听完的第一反应是，这能管用吗？跟过家家似的。最近，我正好看到一篇文章，是来自康奈尔大学的一个研究。结论用一句话概括就是，表扬这件事，比你想象中，要更管用。

研究的过程大概是，在康奈尔大学内，招募100名志愿者。给他们一个任务，就是满院校里，随便找四位陌生人，然后夸他们。逮着什么夸什么。比如，对方穿衬衫，就夸衬衫好看。假如没穿衬衫，就夸夹克。没穿夹克，就夸鞋子。

这么夸完一大圈之后。你觉得结果会怎么样？按照通常的想象，夸人的，自己都知道这个事就是突发奇想，肯定是很担心，觉得人家会不会感觉自己虚伪，会不会不认同这个表扬？同样，被夸的都知道对方就是随机夸奖，成就感能大到哪去？

但事实上，这个夸奖的效果，要比我们想象中好得多。在夸人者的猜测中，被夸者对这次夸奖的喜爱程度，大概是3.93分。而实际上，被夸者的喜爱程度，高达4.66分。说白了，在被夸者看来，你的夸奖比你想象中，要更受用。

你可能会说，突然被陌生人这么乱夸一通，不会觉得不舒服吗？研究人员也专门做了调查，结果发现，夸人者往往担心自己的夸奖会让人不舒服，他们给这个不舒服程度的打分是4.17分。但实际上，被夸者自己给不舒服程度打出的实际分数，只有2.42分。换句话说，你以为夸奖会让人不舒服，但实际上并不太会。

说到这，你可能会说，不管舒不舒服，夸奖带来的感觉都是暂时的。你总不可能天天夸，天天有效果吧？你别说，研究人员针对这个问题也做了个实验，结论是，天天夸人，效用并不会递减。

芝加哥大学做过一个研究，招募了400名参与者，让他们每人找一个人，然后连续五天夸对方。按照通常的想象，这么连续五天夸下来，不仅被夸的人会觉得疲倦，而且还可能会觉得，夸人的人不真诚。

但事实上，被夸奖者，在这五天里，始终对赞美保持着非常积极的情绪，每天的感受打分几乎持平，都在8.5分以上，这回的满分是10分。而且，他们认为赞美的真诚度也很高，有8.27分。要知道，夸人者对真诚度的预测，只有1.83分，是实际的五分之一。总之，夸奖的好处，比你想象中要更大。

最后，要特别提醒，这个研究是针对陌生人的。它的结论是，陌生人之间的夸奖，要比你想象中更管用。关键在于，你们之间，不能太熟。

换句话说，神秘感，其实是一个巨大的杠杆，它会放大你的感受。比如，网上有陌生人骂你，你会觉得特别难受，甚至会觉得全世界都对你有恶意。就是因为你不认识对方，这份神秘感，放大了这个不舒服的感觉。同样，假如有陌生人赞美你，这个神秘感，也会放大这个被赞美的美好感受。再比如，为什么电影里的超级英雄都喜欢戴面具？就是要通过神秘感这个杠杆，来放大英雄的存在度，让人觉得正义无处不在。说白了，在别人不知情的情况下，释放一点善意，可能比你想象中，要更管用。

好，以上就是今天的内容。《得到头条》，明天见。

### 💡 精华要点
- １.3Ｄ打印芯片
- 利用3D打印工艺，制作出不同材料构成的复杂微观结构。尽管这些工艺看起来可能还没有如今的芯片工艺那么成熟，但是它却有一个独特的优势，就是能够以极低的成本，制作小批量的芯片。这也许能在未来几年开辟出一个非常独特的芯片市场。
- ２.赞美的力量
- 陌生人之间的夸奖，要比你想象中更管用。关键在于，你们之间，不能太熟。
- 换句话说，神秘感，其实是一个巨大的杠杆，它会放大你的感受。
