美國(guó)技術(shù)機(jī)構(gòu)：如果中國(guó)遲遲造不出EUV，跟日本企業(yè)合作，采用佳能的設(shè)備是突破封鎖的唯一機(jī)會(huì)

散英魂寄千萬(wàn)雄鷹翱翔神州，

盡智魄載十億慧芯呼喚華夏。

01

前沿導(dǎo)讀

據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體技術(shù)機(jī)構(gòu)SemiAnalysis所發(fā)布的專欄報(bào)告指出，日本佳能的納米壓印（NIL）技術(shù)在國(guó)際芯片領(lǐng)域被冠以“匹敵甚至超過(guò)EUV的能力”，從理論上來(lái)說(shuō)，納米壓印可以達(dá)到甚至是超過(guò)EUV光刻機(jī)的曝光分辨率，并且設(shè)備的制造成本比EUV光刻機(jī)更低。

但是納米壓印技術(shù)存在多種問(wèn)題，例如零件的損耗、多層圖案的對(duì)齊精度、制造邏輯芯片的良品率等問(wèn)題。日本的納米壓印設(shè)備與ASML主導(dǎo)的傳統(tǒng)光刻設(shè)備不同，盡管美國(guó)也對(duì)日本企業(yè)實(shí)施出口管制，但納米壓印設(shè)備還可以進(jìn)行出口。

如果中國(guó)企業(yè)在EUV領(lǐng)域的進(jìn)展緩慢，那么與日本佳能合作，嘗試使用納米壓印技術(shù)制造芯片，也是一條可行的技術(shù)路線。

02

納米壓印

納米壓印與光學(xué)光刻的核心理念是一致的，都是將掩模板上面的圖案轉(zhuǎn)移到晶圓上面。先進(jìn)行多層的圖案化疊加，然后進(jìn)入到刻蝕、沉積等工藝步驟，最終完成整個(gè)芯片之后進(jìn)入封裝環(huán)節(jié)。

只不過(guò)光學(xué)光刻使用光源透過(guò)光縫快速掃描印刷，而納米壓印則是使用一種特定的“印章”，將圖案進(jìn)行機(jī)械化印刷，這兩種技術(shù)存在本質(zhì)上的差別。

納米壓印技術(shù)，最早是由美國(guó)普林斯頓大學(xué)的華人科學(xué)家周郁在1995年提出的技術(shù)。

2001年，納米壓印從學(xué)術(shù)界逐步過(guò)渡到商業(yè)化的范疇，成立了分子壓模公司 (Molecular Imprints Inc.），開(kāi)始將納米壓印技術(shù)應(yīng)用在制造半導(dǎo)體芯片上。

2014年，在日本佳能公司收購(gòu)了分子壓模公司之后，又聯(lián)合了日本印刷株式會(huì)社、鎧俠控股等多個(gè)企業(yè)共同開(kāi)發(fā)納米壓印的芯片制造技術(shù)。并且佳能將納米壓印技術(shù)定義為ASML EUV的替代方案，企圖用這種方法來(lái)縮短與ASML的技術(shù)差距。

目前為止，全球的芯片制造格局變成了ASML、尼康、佳能三家比拼，中國(guó)企業(yè)緊隨其后。

ASML持有浸潤(rùn)式DUV光刻機(jī)和EUV光刻機(jī)這兩大王牌設(shè)備，尼康走的是傳統(tǒng)光刻，旗下有干式DUV和浸潤(rùn)式DUV設(shè)備，但設(shè)備的技術(shù)水平落后于ASML。佳能擁有干式DUV光刻機(jī)，并且還持有已經(jīng)商用的納米壓印設(shè)備。

2023年10月13日，佳能宣布推出型號(hào)為“FPA-1200NZ2C”納米壓印光刻機(jī)設(shè)備。據(jù)佳能表示，該設(shè)備的硬件能力支持最小線寬14nm的芯片制造，相當(dāng)于是邏輯芯片的5nm節(jié)點(diǎn)。

隨著掩模技術(shù)的提升，該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)2nm節(jié)點(diǎn)的邏輯芯片制造，并且其技術(shù)成本要比ASML的EUV設(shè)備低很多。

03

現(xiàn)存問(wèn)題

佳能的納米壓印設(shè)備已經(jīng)交付給了鎧俠集團(tuán)和鎂光科技，用于制造閃存芯片。存儲(chǔ)芯片與邏輯芯片存在本質(zhì)上差別，存儲(chǔ)芯片的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重復(fù)度高，對(duì)于掩模的要求較低，甚至幾百層的圖案結(jié)構(gòu)都是一致的。

而邏輯芯片涉及到CPU、GPU、NPU等多種晶體管的圖案設(shè)計(jì)，其每層的電路圖案都不一樣，這對(duì)于掩模和設(shè)備精度要求很高。

納米壓抑的機(jī)械印章非常細(xì)小，其尺寸相當(dāng)于人類頭發(fā)的橫截面。現(xiàn)在使用這個(gè)設(shè)備每秒壓印一次芯片，只要是機(jī)械印章出現(xiàn)一丁點(diǎn)的缺陷或者是損耗，這都會(huì)直接影響芯片的良品率。

傳統(tǒng)光學(xué)光刻所使用的掩模板，其使用壽命支持光刻100000個(gè)晶圓，而納米壓印所使用的掩模板壽命遠(yuǎn)低于光學(xué)掩模板。想要解決這個(gè)問(wèn)題，就必須投入資源去開(kāi)發(fā)適配的材料，不但成本高，而且耗時(shí)長(zhǎng)，這也是納米壓印遲遲沒(méi)有制造邏輯芯片的原因之一。

我們將目光投向中國(guó)大陸市場(chǎng)，杭州璞璘是中國(guó)唯一一家深耕納米壓印技術(shù)的企業(yè)，由該公司制造的PL-SR系列納米壓印設(shè)備已經(jīng)在2025年8月份正式交付給客戶使用。并且該公司的創(chuàng)始人葛海雄先生，師從納米壓印技術(shù)發(fā)明人周郁博士，具備20年以上的技術(shù)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

根據(jù)璞璘公司的資料顯示，該設(shè)備是迄今為止唯一在國(guó)內(nèi)初步實(shí)現(xiàn)20nm以下高端芯片所需的納米壓印設(shè)備。

并且公司還向市場(chǎng)供應(yīng)了包括模板復(fù)制膠、耐刻蝕型納米壓印膠、刻蝕傳遞膠、光學(xué)納米壓印膠、耐腐蝕納米壓印膠、增粘膠、防粘試劑在內(nèi)的40余種制造材料，建立起一條全新的芯片產(chǎn)業(yè)鏈。

佳能在硬件設(shè)備上，對(duì)比我國(guó)現(xiàn)存的產(chǎn)品具備明顯優(yōu)勢(shì)。

但中國(guó)企業(yè)的路線是押注傳統(tǒng)光學(xué)光刻和納米壓印光刻兩種技術(shù)路線，并且這兩種技術(shù)路線并行研發(fā)。

在無(wú)法獲取EUV設(shè)備的前提下，納米壓印技術(shù)是一個(gè)可以嘗試的技術(shù)方案，但納米壓印現(xiàn)存的問(wèn)題就是制造先進(jìn)邏輯芯片的損耗大、良品率低，可以當(dāng)做備選方案，光學(xué)光刻技術(shù)依然是主流的選擇。

參考資料： Nanoimprint Lithography: Stop Saying It Will Replace EUV https://newsletter.semianalysis.com/p/nanoimprint-lithography-stop-saying?utm_source=publication-search

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