การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเชิงสำรวจในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ในยุคของการพัฒนาทางเทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว การพิมพ์ 3 มิติในฐานะตัวแทนสำคัญของเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูง กำลังค่อยๆ เปลี่ยนโฉมหน้าของการผลิตแบบดั้งเดิม ด้วยการเติบโตอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีและการลดต้นทุน เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติได้แสดงให้เห็นโอกาสการใช้งานที่กว้างขวางในหลายสาขา เช่น การบินและอวกาศ การผลิตรถยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และการออกแบบสถาปัตยกรรม และได้ส่งเสริมนวัตกรรมและการพัฒนาของอุตสาหกรรมเหล่านี้

เป็นที่น่าสังเกตว่าผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติในสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงของเซมิคอนดักเตอร์กำลังมีความโดดเด่นมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากเป็นรากฐานสำคัญของการพัฒนาเทคโนโลยีสารสนเทศ ความแม่นยำและประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์จึงส่งผลต่อประสิทธิภาพและราคาของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ เมื่อต้องเผชิญกับความต้องการความแม่นยำสูง ความซับซ้อนสูง และการทำซ้ำอย่างรวดเร็วในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติพร้อมข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ ได้นำโอกาสและความท้าทายที่ไม่เคยมีมาก่อนมาสู่การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ และค่อยๆ เจาะเข้าไปในการเชื่อมโยงทั้งหมดของห่วงโซ่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์แสดงให้เห็นว่าอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์กำลังจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่

ดังนั้น การวิเคราะห์และสำรวจการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติในอนาคตในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จะไม่เพียงช่วยให้เราเข้าใจจังหวะการพัฒนาของเทคโนโลยีล้ำสมัยนี้เท่านั้น แต่ยังให้การสนับสนุนทางเทคนิคและการอ้างอิงสำหรับการยกระดับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อีกด้วย บทความนี้วิเคราะห์ความก้าวหน้าล่าสุดของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติและการใช้งานที่เป็นไปได้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ และตั้งตารอว่าเทคโนโลยีนี้สามารถส่งเสริมอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างไร

เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ

การพิมพ์ 3 มิติเรียกอีกอย่างว่าเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ หลักการของมันคือการสร้างเอนทิตีสามมิติโดยการซ้อนวัสดุทีละชั้น วิธีการผลิตที่เป็นนวัตกรรมนี้จะล้มล้างโหมดการประมวลผลแบบ "ลบ" หรือ "วัสดุที่เท่ากัน" ของการผลิตแบบดั้งเดิม และสามารถ "รวม" ผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปโดยไม่ต้องอาศัยความช่วยเหลือจากแม่พิมพ์ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติมีหลายประเภท และแต่ละเทคโนโลยีก็มีข้อดีในตัวเอง

ตามหลักการขึ้นรูปของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ มีอยู่สี่ประเภทหลักๆ

✔ เทคโนโลยีการถ่ายภาพด้วยแสงขึ้นอยู่กับหลักการของโพลีเมอไรเซชันอัลตราไวโอเลต วัสดุที่ไวต่อแสงของของเหลวจะถูกบ่มด้วยแสงอัลตราไวโอเลตและซ้อนกันทีละชั้น ในปัจจุบัน เทคโนโลยีนี้สามารถขึ้นรูปเซรามิก โลหะ และเรซินได้ด้วยความแม่นยำในการขึ้นรูปสูง สามารถใช้ในอุตสาหกรรมการแพทย์ ศิลปะ และการบินได้

✔ เทคโนโลยีการสะสมแบบหลอมละลายผ่านหัวพิมพ์ที่ขับเคลื่อนด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อให้ความร้อนและละลายเส้นใย แล้วรีดตามวิถีรูปร่างเฉพาะ ทีละชั้น และสามารถสร้างวัสดุพลาสติกและเซรามิกได้

✔ เทคโนโลยีการเขียนโดยตรงของ Slurry ใช้สารละลายที่มีความหนืดสูงเป็นวัสดุหมึก ซึ่งถูกเก็บไว้ในกระบอกและเชื่อมต่อกับเข็มอัดขึ้นรูป และติดตั้งบนแพลตฟอร์มที่สามารถเคลื่อนไหวสามมิติได้สำเร็จภายใต้การควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ด้วยแรงดันเชิงกลหรือแรงดันลม วัสดุหมึกจะถูกผลักออกจากหัวฉีดเพื่อพ่นบนพื้นผิวอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างรูปร่าง จากนั้นจึงดำเนินการหลังการประมวลผลที่เกี่ยวข้อง (ตัวทำละลายระเหย การบ่มด้วยความร้อน การบ่มด้วยแสง การเผาผนึก ฯลฯ) ตามคุณสมบัติของวัสดุเพื่อให้ได้ส่วนประกอบสามมิติสุดท้าย ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้สามารถประยุกต์ใช้กับสาขาไบโอเซรามิกและการแปรรูปอาหารได้

✔เทคโนโลยีฟิวชั่นผงเบดสามารถแบ่งออกเป็นเทคโนโลยีการหลอมแบบเลือกด้วยเลเซอร์ (SLM) และเทคโนโลยีการเผาแบบคัดเลือกด้วยเลเซอร์ (SLS) เทคโนโลยีทั้งสองใช้วัสดุที่เป็นผงเป็นวัตถุในการแปรรูป พลังงานเลเซอร์ของ SLM นั้นสูงกว่า ซึ่งทำให้ผงละลายและแข็งตัวได้ในเวลาอันสั้น SLS สามารถแบ่งออกเป็น SLS โดยตรงและ SLS ทางอ้อม พลังงานของ SLS โดยตรงนั้นสูงกว่า และอนุภาคสามารถถูกเผาหรือละลายได้โดยตรงเพื่อสร้างพันธะระหว่างอนุภาค ดังนั้น SLS โดยตรงจึงคล้ายกับ SLM อนุภาคผงได้รับความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็วในเวลาอันสั้น ซึ่งทำให้บล็อกที่ขึ้นรูปมีความเค้นภายในสูง ความหนาแน่นโดยรวมต่ำ และคุณสมบัติทางกลไม่ดี พลังงานเลเซอร์ของ SLS ทางอ้อมต่ำกว่า และสารยึดเกาะในผงจะถูกละลายโดยลำแสงเลเซอร์และอนุภาคจะถูกพันธะกัน หลังจากการขึ้นรูปเสร็จสิ้น สารยึดเกาะภายในจะถูกเอาออกโดยการสลายไขมันด้วยความร้อน และสุดท้ายก็ทำการเผาผนึก เทคโนโลยีฟิวชั่นแบบผงเบดสามารถสร้างโลหะและเซรามิกได้ และปัจจุบันมีการใช้ในด้านการผลิตการบินและอวกาศและยานยนต์

รูปที่ 1 (ก) เทคโนโลยีการถ่ายภาพด้วยแสง (b) เทคโนโลยีการทับถมแบบหลอมรวม (c) เทคโนโลยีการเขียนโดยตรงของ Slurry (ง) เทคโนโลยีฟิวชั่นเบดผง [1, 2]

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ ข้อดีของเทคโนโลยีนี้จึงแสดงให้เห็นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่การสร้างต้นแบบไปจนถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ประการแรก ในแง่ของอิสระในการออกแบบโครงสร้างผลิตภัณฑ์ ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติก็คือ สามารถสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนของชิ้นงานได้โดยตรง ต่อไป ในแง่ของการเลือกวัสดุของวัตถุการขึ้นรูป เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติสามารถพิมพ์วัสดุได้หลากหลาย รวมถึงโลหะ เซรามิก วัสดุโพลีเมอร์ ฯลฯ ในแง่ของกระบวนการผลิต เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติมีความยืดหยุ่นสูงและ สามารถปรับกระบวนการผลิตและพารามิเตอร์ตามความต้องการที่แท้จริงได้

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์มีบทบาทสำคัญในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ และเศรษฐกิจ และความสำคัญของอุตสาหกรรมนี้สะท้อนให้เห็นในหลายแง่มุม เซมิคอนดักเตอร์ใช้ในการสร้างวงจรย่อส่วน ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์สามารถทำงานด้านการประมวลผลและการประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อนได้ และในฐานะที่เป็นเสาหลักสำคัญของเศรษฐกิจโลก อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทำให้เกิดงานจำนวนมากและผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจสำหรับหลายประเทศ ไม่เพียงแต่ส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมการผลิตอิเล็กทรอนิกส์โดยตรงเท่านั้น แต่ยังนำไปสู่การเติบโตของอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การพัฒนาซอฟต์แวร์และการออกแบบฮาร์ดแวร์ นอกจากนี้ในด้านการทหารและการป้องกันประเทศเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออุปกรณ์สำคัญ เช่น ระบบสื่อสาร เรดาร์ และระบบนำทางด้วยดาวเทียม เพื่อให้มั่นใจในความมั่นคงของชาติและความได้เปรียบทางการทหาร

ภาพที่ 2 “แผน 5 ปี ฉบับที่ 14” (ข้อความที่ตัดตอนมา) [3]

ดังนั้นอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ในปัจจุบันจึงกลายเป็นสัญลักษณ์สำคัญของความสามารถในการแข่งขันของประเทศ และทุกประเทศกำลังพัฒนาอย่างแข็งขัน "แผนห้าปีฉบับที่ 14" ของประเทศของฉันเสนอให้มุ่งเน้นไปที่การสนับสนุนการเชื่อมโยง "คอขวด" ที่สำคัญต่างๆ ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งส่วนใหญ่รวมถึงกระบวนการขั้นสูง อุปกรณ์หลัก เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม และสาขาอื่นๆ

แผนภูมิที่ 3 กระบวนการประมวลผลชิปเซมิคอนดักเตอร์ [4]

กระบวนการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์มีความซับซ้อนมาก ดังแสดงในรูปที่ 3 โดยส่วนใหญ่จะประกอบด้วยขั้นตอนสำคัญต่อไปนี้:การเตรียมเวเฟอร์, การพิมพ์หิน,การแกะสลักการสะสมของฟิล์มบาง การฝังไอออน และการทดสอบบรรจุภัณฑ์ แต่ละกระบวนการต้องมีการควบคุมอย่างเข้มงวดและการวัดที่แม่นยำ ปัญหาในการเชื่อมต่อใดๆ อาจทำให้ชิปเสียหายหรือประสิทธิภาพลดลง ดังนั้นการผลิตเซมิคอนดักเตอร์จึงมีความต้องการอุปกรณ์ กระบวนการ และบุคลากรสูงมาก

แม้ว่าการผลิตเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิมจะประสบความสำเร็จอย่างมาก แต่ก็ยังมีข้อจำกัดบางประการ ประการแรก ชิปเซมิคอนดักเตอร์ได้รับการบูรณาการและย่อขนาดให้เล็กลง ด้วยความต่อเนื่องของกฎของมัวร์ (รูปที่ 4) การบูรณาการชิปเซมิคอนดักเตอร์ยังคงเพิ่มขึ้น ขนาดของส่วนประกอบยังคงหดตัว และกระบวนการผลิตจำเป็นต้องรับประกันความแม่นยำและความเสถียรที่สูงมาก

รูปที่ 4 (a) จำนวนทรานซิสเตอร์ในชิปยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไป (b) ขนาดชิปยังคงหดตัว [5]

นอกจากนี้ความซับซ้อนและการควบคุมต้นทุนของกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ กระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์มีความซับซ้อนและอาศัยอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำ และแต่ละจุดเชื่อมต่อต้องได้รับการควบคุมอย่างถูกต้อง ต้นทุนอุปกรณ์ ต้นทุนวัสดุ และต้นทุนด้านการวิจัยและพัฒนาที่สูง ทำให้ต้นทุนการผลิตผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์สูง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสำรวจและลดต้นทุนต่อไปพร้อมทั้งรับประกันผลผลิตของผลิตภัณฑ์

ในขณะเดียวกัน อุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์จำเป็นต้องตอบสนองความต้องการของตลาดอย่างรวดเร็ว ด้วยการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของความต้องการของตลาด รูปแบบการผลิตแบบดั้งเดิมมีปัญหาเรื่องวงจรที่ยาวนานและความยืดหยุ่นต่ำ ซึ่งทำให้ยากต่อการทำซ้ำอย่างรวดเร็วของตลาด ดังนั้นวิธีการผลิตที่มีประสิทธิภาพและยืดหยุ่นมากขึ้นจึงกลายเป็นทิศทางการพัฒนาของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

การประยุกต์ใช้ของการพิมพ์ 3 มิติในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

ในด้านเซมิคอนดักเตอร์ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติยังได้สาธิตการใช้งานอย่างต่อเนื่อง

ประการแรก เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติมีอิสระในการออกแบบโครงสร้างในระดับสูง และสามารถบรรลุการขึ้นรูปแบบ "บูรณาการ" ซึ่งหมายความว่าสามารถออกแบบโครงสร้างที่ซับซ้อนและซับซ้อนยิ่งขึ้นได้ รูปที่ 5 (ก) ระบบ 3 มิติปรับโครงสร้างการกระจายความร้อนภายในให้เหมาะสมผ่านการออกแบบเสริมเทียม ปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อนของระยะเวเฟอร์ ลดเวลาการรักษาเสถียรภาพทางความร้อนของเวเฟอร์ และปรับปรุงผลผลิตและประสิทธิภาพของการผลิตชิป นอกจากนี้ยังมีท่อที่ซับซ้อนภายในเครื่องพิมพ์หิน ด้วยการพิมพ์ 3D โครงสร้างท่อที่ซับซ้อนสามารถ "บูรณาการ" เพื่อลดการใช้ท่อและเพิ่มประสิทธิภาพการไหลของก๊าซในท่อ ซึ่งช่วยลดผลกระทบด้านลบจากการรบกวนทางกลและการสั่นสะเทือน และปรับปรุงเสถียรภาพของกระบวนการประมวลผลชิป

รูปที่ 5 ระบบ 3 มิติใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างชิ้นส่วน (a) ระยะแผ่นเวเฟอร์ของเครื่องพิมพ์หิน; (b) ไปป์ไลน์ต่างๆ [6]

ในแง่ของการเลือกวัสดุ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติสามารถรับรู้ถึงวัสดุที่ขึ้นรูปยากโดยวิธีการประมวลผลแบบดั้งเดิม วัสดุซิลิคอนคาร์ไบด์มีความแข็งสูงและมีจุดหลอมเหลวสูง วิธีการประมวลผลแบบดั้งเดิมนั้นยากต่อการสร้างและมีวงจรการผลิตที่ยาวนาน การก่อตัวของโครงสร้างที่ซับซ้อนต้องใช้การแปรรูปโดยใช้แม่พิมพ์ช่วย Sublimation 3D ได้พัฒนาเครื่องพิมพ์ 3D แบบหัวฉีดคู่อิสระ UPS-250 และเตรียมเรือคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์ หลังจากการเผาผนึกปฏิกิริยา ความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์คือ 2.95~3.02g/cm3

รูปที่ 6เรือคริสตัลซิลิคอนคาร์ไบด์[7]

รูปที่ 7 (a) อุปกรณ์การพิมพ์ร่วมแบบ 3 มิติ; (b) แสงยูวีใช้ในการสร้างโครงสร้างสามมิติ และใช้เลเซอร์เพื่อสร้างอนุภาคนาโนเงิน (c) หลักการของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์การพิมพ์ร่วมแบบ 3 มิติ[8]

กระบวนการผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิมมีความซับซ้อน และต้องมีขั้นตอนกระบวนการหลายขั้นตอนตั้งแต่วัตถุดิบไปจนถึงผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป เซียว และคณะ[8] ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ร่วมแบบ 3 มิติเพื่อเลือกโครงสร้างตัวถังหรือฝังโลหะนำไฟฟ้าไว้บนพื้นผิวรูปแบบอิสระเพื่อผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3 มิติ เทคโนโลยีนี้เกี่ยวข้องกับวัสดุการพิมพ์เพียงชนิดเดียวเท่านั้น ซึ่งสามารถใช้ในการสร้างโครงสร้างโพลีเมอร์ผ่านการบ่มด้วยรังสียูวี หรือเพื่อกระตุ้นสารตั้งต้นของโลหะในเรซินที่ไวต่อแสงผ่านการสแกนด้วยเลเซอร์เพื่อสร้างอนุภาคนาโนโลหะเพื่อสร้างวงจรสื่อกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ ผลลัพธ์ของวงจรนำไฟฟ้ายังมีความต้านทานที่ดีเยี่ยมที่ต่ำเพียงประมาณ 6.12µΩm ด้วยการปรับสูตรวัสดุและพารามิเตอร์การประมวลผล สามารถควบคุมความต้านทานเพิ่มเติมได้ระหว่าง 10-6 ถึง 10Ωm จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ร่วมแบบ 3 มิติช่วยแก้ปัญหาการสะสมของวัสดุหลายชนิดในการผลิตแบบดั้งเดิม และเปิดเส้นทางใหม่สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์แบบ 3 มิติ

บรรจุภัณฑ์แบบชิปเป็นส่วนสำคัญในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์แบบดั้งเดิมยังมีปัญหา เช่น กระบวนการที่ซับซ้อน ความล้มเหลวในการจัดการระบายความร้อน และความเครียดที่เกิดจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างวัสดุไม่ตรงกัน ซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวของบรรจุภัณฑ์ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติสามารถทำให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้นและลดต้นทุนโดยการพิมพ์โครงสร้างบรรจุภัณฑ์โดยตรง เฟิง และคณะ [9] เตรียมวัสดุบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการเปลี่ยนเฟสและรวมเข้ากับเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเพื่อบรรจุชิปและวงจร วัสดุบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์แบบเปลี่ยนเฟสที่จัดทำโดย Feng และคณะ มีความร้อนแฝงสูงถึง 145.6 J/g และมีเสถียรภาพทางความร้อนอย่างมีนัยสำคัญที่อุณหภูมิ 130°C เมื่อเทียบกับวัสดุบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิม ผลการทำความเย็นอาจสูงถึง 13°C

รูปที่ 8 แผนผังของการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติเพื่อห่อหุ้มวงจรอย่างแม่นยำด้วยวัสดุอิเล็กทรอนิกส์แบบเปลี่ยนเฟส (b) ชิป LED ทางด้านซ้ายถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์แบบเปลี่ยนเฟส และชิป LED ทางด้านขวาไม่ได้ถูกห่อหุ้ม (c) ภาพอินฟราเรดของชิป LED ที่มีและไม่มีการห่อหุ้ม (d) เส้นโค้งอุณหภูมิภายใต้กำลังเดียวกันและวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่แตกต่างกัน (e) วงจรที่ซับซ้อนโดยไม่มีแผนภาพบรรจุภัณฑ์ชิป LED (f) แผนผังการกระจายความร้อนของวัสดุบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์แบบเปลี่ยนเฟส [9]

ความท้าทายของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์

แม้ว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D จะแสดงศักยภาพที่ดีในด้านอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์- อย่างไรก็ตาม ยังมีความท้าทายอีกมากมาย

ในแง่ของความแม่นยำในการขึ้นรูป เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติในปัจจุบันสามารถบรรลุความแม่นยำที่ 20μm แต่ก็ยังยากที่จะเป็นไปตามมาตรฐานระดับสูงของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ในแง่ของการเลือกวัสดุ แม้ว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติสามารถสร้างวัสดุได้หลากหลาย แต่ความยากในการขึ้นรูปของวัสดุบางชนิดที่มีคุณสมบัติพิเศษ (ซิลิคอนคาร์ไบด์ ซิลิคอนไนไตรด์ ฯลฯ) ยังคงค่อนข้างสูง ในแง่ของต้นทุนการผลิต การพิมพ์ 3D ทำงานได้ดีในการผลิตแบบกำหนดเองในปริมาณน้อย แต่ความเร็วในการผลิตค่อนข้างช้าในการผลิตขนาดใหญ่ และต้นทุนอุปกรณ์สูง ซึ่งทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการในการผลิตขนาดใหญ่ . ในทางเทคนิคแล้ว แม้ว่าเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติจะบรรลุผลการพัฒนาบางอย่าง แต่ก็ยังเป็นเทคโนโลยีเกิดใหม่ในบางสาขา และจำเป็นต้องมีการวิจัย การพัฒนา และปรับปรุงเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงความเสถียรและความน่าเชื่อถือ