在TI，數(shù)字成像芯片的制作過(guò)程與眾不同

Jeff Marsh把自己看作一名“戲法大師”。他是德州儀器（TI）的DLP?產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)經(jīng)理，監(jiān)督檢查DLP芯片制作的每一步。

“我要同時(shí)應(yīng)對(duì)很多獨(dú)特的挑戰(zhàn)，”Jeff說(shuō)，“不過(guò)在TI工作了20年后，我現(xiàn)在做的還算得心應(yīng)手?！?/p>

“得心應(yīng)手”也許還是一個(gè)謙虛的說(shuō)法。

自從Larry Hornbeck博士在1987年發(fā)明第一塊DLP芯片以來(lái)，新版本的DLP半導(dǎo)體芯片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字微鏡器件（DMD）的發(fā)明本身徹底改變了電影業(yè)，為Hornbeck博士贏得了學(xué)院獎(jiǎng)*，以獎(jiǎng)勵(lì)他所發(fā)明的、用于TI DLP Cinema? 投影中的DMD。

DLP技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了今天的工業(yè)用高速3D打印機(jī)和手持式近紅外（NIR）光譜分析儀，推動(dòng)了汽車行業(yè)中抬頭顯示（HUD）解決方案的發(fā)展，并且打開(kāi)了諸如頭部安裝或可穿戴顯示等方面的小型尺寸應(yīng)用。

這些產(chǎn)品應(yīng)用的核心是DMD，它覆蓋著數(shù)百萬(wàn)個(gè)控制和反射光線的微鏡的微型芯片。

芯片化，還是非芯片化？

從頭開(kāi)始創(chuàng)造一款全新的DLP芯片是一個(gè)持續(xù)改良和創(chuàng)新的過(guò)程，而源頭則是一個(gè)核心問(wèn)題：它是為了什么樣的商業(yè)需求而服務(wù)？

“設(shè)備廠商熱衷于把DLP芯片集成到所有設(shè)備中——從超級(jí)移動(dòng)顯示到高分辨率紫外線（UV）3D打印機(jī)，因而我們對(duì)于客戶需要的了解就變得十分重要，”Jeff說(shuō)，“我們必須知道產(chǎn)品需要能夠?qū)崿F(xiàn)哪些功能，以及為了滿足這些要求我們的芯片設(shè)計(jì)人員和工程師們必須將哪些特性包含在他們的產(chǎn)品中?！?/p>

就像一個(gè)復(fù)雜拼圖一樣，在能夠設(shè)計(jì)出一個(gè)可行芯片并最終批量生產(chǎn)之前，有一些特性必須先確定，比如尺寸、成本和分辨率。

芯片制造的“秘密武器”

也許，正是我們制造芯片的方式讓我們的DLP芯片如此特別并帶有極深的TI印記。正如Jeff輕松證實(shí)的那樣，這是半導(dǎo)體工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的獨(dú)門秘笈。

“我經(jīng)常會(huì)被問(wèn)‘你到底是如何將這些微鏡放置在這個(gè)器件上的？’”他說(shuō)，“有些人也許認(rèn)為我們用鑷子將它們機(jī)械地組裝在器件上，或者在顯微鏡的幫助下使用一個(gè)機(jī)器人進(jìn)行組裝——但不好意思，完全不是?！?/p>

所有DLP芯片最初都是從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）晶圓開(kāi)始。這些晶圓組成了存儲(chǔ)單元陣列，它們將最終決定微鏡如何以及何時(shí)傾斜。

之后才是獨(dú)家“魔法”——“我們?cè)诖鎯?chǔ)單元上搭建了一個(gè)結(jié)構(gòu)，不過(guò)我們的搭建方式是使用一系列的金屬鍍膜、蝕刻和光刻，以搭建一個(gè)3D微鏡陣列，”Jeff說(shuō)，“所以，雖然我們使用的是標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體設(shè)備和處理工藝，我們的操作方式卻要優(yōu)于傳統(tǒng)使用方法，從而讓我們得以與眾不同?！?/p>

芯片制造的旅途仍在繼續(xù)

在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和測(cè)試之旅后，下一步就到了生產(chǎn)制造。但這并不是終點(diǎn)。Jeff說(shuō)，他和他的團(tuán)隊(duì)仍然保持著活力，幫助客戶解決全新DLP芯片使用過(guò)程中有可能遇到的挑戰(zhàn)或難題。

“我們?cè)诮M裝期間始終監(jiān)視性能，并且監(jiān)視產(chǎn)量，以確保我們將客戶需要的產(chǎn)品交付到他們手中。”Jeff表示。

此外，不論是更低功耗、更高亮度、提高的分辨率，還是更小封裝，推動(dòng)創(chuàng)新，所有這些以創(chuàng)造出更新DLP芯片、滿足客戶的新需要，尋找全新潛在應(yīng)用為目的的過(guò)程將永不停歇。

* Larry HornBeck博士在2014年被授予科學(xué)與技術(shù)學(xué)院功績(jī)獎(jiǎng)?（奧斯卡?小金人），以表彰他發(fā)明的，用于DLP Cinema? 投影領(lǐng)域的數(shù)字微鏡器件 （DMD） 技術(shù)。