Эти данные подчеркивают потенциал таких технологий, как печатная электроника, для повышения устойчивости отрасли, хотя их широкомасштабное внедрение по-прежнему сталкивается со значительными техническими и экономическими проблемами. Анализ является частью отчета «Устойчивое развитие электроники и полупроводникового производства 2027-2037: рынки, технологии, прогнозы», в котором рассматриваются возможности снижения воздействия производства электроники и полупроводников на окружающую среду.

Аддитивное и субтрактивное производство электронных схем

Традиционное производство печатных плат (PCB) в основном использует субтрактивные процессы, при которых удаляется материал для получения необходимых проводящих структур. Например, при металлизации используются ламинаты с медным покрытием, а для удаления участков, не являющихся частью схемы, применяются химические вещества. Эта процедура требует таких материалов, как фоторезисторы и травильные агенты, а также значительного количества воды для промывки. Среди используемых продуктов — растворы хлорида железа(III), растворы хлорида меди(II) и соединения аммиака. В результате образуются химические отходы, которые необходимо надлежащим образом утилизировать.

С другой стороны, аддитивное производство позволяет наносить проводящие материалы только в тех областях, где они необходимы. Такой подход может сократить отходы сырья и упростить некоторые этапы производственного процесса.

Сокращение выбросов, потребления воды и затрат на энергию

Одним из главных аргументов в пользу аддитивного производства является его способность более эффективно использовать материалы. По данным IDTechEx, имеющиеся оценки показывают, что некоторые аддитивные процессы могут обеспечить сокращение выбросов примерно на 80% и экономию воды до 95% по сравнению с традиционными методами металлизации. Эти цифры зависят от конкретного используемого процесса и не должны интерпретироваться как результаты, автоматически применимые к любой производственной линии.

Внедрение аддитивных технологий также открывает возможности для перепроектирования производственных процессов. Например, в некоторых областях применения можно заменить более дорогостоящие материалы, такие как полиимид, на более экономичные альтернативы, например, ПЭТ. Кроме того, некоторые аддитивные процессы позволяют работать при более низких температурах, что может снизить как энергопотребление, так и эксплуатационные расходы. Эти преимущества особенно актуальны в секторе, где спрос на энергию, материалы и воду продолжает расти.

Главным препятствием остается рентабельность

Несмотря на экологические преимущества, аддитивное производство по-прежнему сталкивается с проблемами конкуренции с устоявшимися промышленными процессами. IDTechEx отмечает растущий интерес европейских и американских компаний к внедрению более устойчивых методов производства. Однако этот интерес не всегда приводит к принятию решений о покупке, когда новые технологии не обеспечивают затрат, сопоставимых с затратами традиционных процессов. Внедрение линии аддитивного производства может потребовать значительных инвестиций в оборудование и инфраструктуру. Кроме того, современные процессы обработки материалов с помощью аддитивных технологий выигрывают от десятилетий оптимизации и эффекта масштаба, которые трудно превзойти. Поэтому снижение воздействия на окружающую среду должно сопровождаться повышением производительности, эффективности производства и экономической конкурентоспособности.

Выход продукции должен составлять около 96%

Еще одна серьезная проблема — процент правильно изготовленной продукции. Согласно интервью, проведенным IDTechEx, некоторые процессы печатной электроники по-прежнему имеют более низкий выход годной продукции, чем традиционные технологии. Консалтинговая компания приводит пример компании по производству печатной электроники, текущий выход годной продукции которой составляет около 75%. Для достижения сопоставимой экономической конкурентоспособности эта компания считает, что ей необходимо приблизиться к 96%, что является типичным показателем для устоявшихся процессов аддитивного производства. Эта разница представляет собой серьезное препятствие на рынках, где производственные затраты имеют решающее значение. К этому добавляется сложность производства сложных многослойных устройств с использованием некоторых аддитивных технологий. Эти ограничения означают, что аддитивное производство на данный момент больше подходит для конкретных применений, чем для повсеместной замены традиционного производства потребительской электроники.

RFID, гибкая электроника и датчики: первые возможности

IDTechEx выделяет несколько областей применения, где аддитивное производство может найти коммерческие возможности в краткосрочной перспективе. К ним относятся RFID-метки для интеллектуальной упаковки, где относительно простые процессы печати схем могут быть выгодны. Также выделяются носимые устройства и электронный текстиль, требующие интеграции компонентов в гибкие материалы. Еще одна область применения — одноразовые датчики и медицинские пластыри, где низкое потребление материала и уменьшенный вес могут обеспечить преимущества. Аддитивное производство также интересно для быстрого прототипирования и мелкосерийного производства, поскольку оно может уменьшить потребность в оснастке и упростить модификацию конструкции. Однако IDTechEx считает, что конкуренция с традиционным производством многослойных электронных устройств в больших объемах останется сложной задачей в краткосрочной и среднесрочной перспективе.

Субтрактивное производство также может повысить его экологичность

В отчете подчеркивается, что аддитивное производство — не единственная альтернатива для снижения воздействия электронной промышленности на окружающую среду. Традиционные процессы также можно улучшить с помощью технологий химической регенерации и восстановления. Например, регенерация травильных агентов позволяет сократить потребление веществ и образование отходов. IDTechEx также упоминает такие разработки, как проекты DP Patterning, которые работают над процессами субтрактивной металлизации без использования травильных агентов для гибких печатных плат. Эти решения демонстрируют, что переход к более устойчивому производству электроники может сочетать различные технологии, а не полагаться исключительно на аддитивные процессы.

Рост объёмов электронных отходов усиливает давление на отрасль

Устойчивое развитие производства электроники приобретает все большее значение в связи с растущим спросом на устройства и компоненты. Компания IDTechEx указывает, что к 2037 году глобальный объем электронных отходов может превысить 96 миллионов тонн. Консалтинговая компания также подчеркивает высокое потребление ресурсов, связанное с производством полупроводников. Согласно данным, собранным в ее отчете, в настоящее время эта деятельность потребляет около 200 миллиардов кВт·ч энергии и один триллион литров воды в год. В этом контексте более эффективные производственные технологии могут способствовать снижению потребления ресурсов и повышению устойчивости цепочек поставок.

Источник: пресс-релиз IDTechEx «Может ли аддитивное производство принести пользу электронике?», опубликованный 27 октября 2026 г