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纳米压印技术震惊全球!佳能全球独一份!光刻机的克星来了!
2023-12-30 来源:贤集网
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关键词: 芯片 光刻机 晶圆

芯片是当今科技领域最重要的元器件之一,它们广泛应用于智能手机、电脑、人工智能、云计算等各个领域。然而,芯片的制造并不容易,需要使用一种叫做光刻的技术,通过使用特殊的光源和镜头在硅片上刻画出微小的电路图案。


佳能是一家以相机和打印机闻名的公司,但它也有着悠久的芯片制造历史,曾经是光刻设备的领导者之一。12月25日消息,据媒体报道,佳能高管在接受采访时表示,纳米压印技术甚至可以生产电路线宽为2纳米的产品,并且该业务在全球只有佳能才有。它可以绕过EUV光刻,直接将电路图案压印到硅片上。

佳能半导体机器业务部长岩本和德称,纳米压印就是把刻有半导体电路图的掩膜压印到晶圆上,压印1次就可以形成电路,如果改进掩膜,甚至可以生产电路线宽为2纳米的产品。

从2017年左右开始,佳能就与铠侠和大日本印刷3家持续进行合作开发,“目前量产用途的实用化已有眉目,我认为可以面向客户销售。”同时其还表示佳能已收到了半导体厂商、大学、研究所的很多咨询,“由于引进EUV光刻设备需要庞大成本,作为替代措施的纳米压印备就备受期待。”


1、纳米压印的基本原理

光刻机原理


首先,回顾一下光刻的原理,其实就是曝光显影,把光透过掩膜版照在硅片上的光刻胶涂层上,让胶体曝光后发生变化(正胶曝光后变软、负胶曝光后变硬),再用化学溶剂去软存硬,就把可以把掩膜版上的微观电路印制到晶圆上。



而纳米压印的原理则简单粗暴的多,就是机械倒模,它所使用的模板是一个立体的模具,把纳米级别的电路图形直接压出来。理论上,纳米压印就跟火漆印章,一个道理,直接把电路刻在模具上,然后印上去!就是这么的简单粗暴!

实际上,纳米压印的概念早在90年代,就已经提出,但迟迟未能商业化。现在之所以被重新提出,是因为当芯片越做越小,已经逼近光刻方案的衍射极限。


光的衍射

光刻的衍射极限:到了纳米尺度,光的波动性越来越强,其衍射现象,会导致曝光图形失真。

根据佳能官网的数据,近期佳能所推出的那款纳米压印机,声称可以做到14nm的线宽,对应5nm工艺。如果通过改进模板,甚至能做到10纳米线宽,3nm工艺。


2、纳米压印技术优势

在这种背景下,新兴的纳米压印技术受到关注。该技术使用模具,通过施加压力将纳米级图案“压印”到芯片材料上。其工艺简单,不需要复杂的光学系统。

佳能最近推出的工业化压印设备FPA-1200NZ2C,实现了这一技术的商业化应用。相比光刻机,这种设备更简单、成本更低,还可以节约90%的电力。这可能成为芯片制造的一大革命。



这种技术可以实现5纳米级别的芯片制造,这种技术与传统的光刻技术相比,具有成本优势,例如能降低40%制造成本,并使耗电量减少90%。随着技术的持续进步和优化,其设备将有望实现下一代2纳米的生产水平。这种技术由于其新颖性,它不太可能被现有的贸易限制明确禁止。一旦纳米压印技术成熟并得到验证,其巨大的成本优势将对光刻机市场形成冲击。


3、中国企业正在抢抓纳米压印机遇

中国企业已经开始行动,抢占这一新兴技术制高点。

比如苏大维格、美迪凯等国内设备企业,都已启动了纳米压印技术的研发工作。这些企业虽起点较晚,但并非完全没有基础。

在 Observatory 行业发展趋势,顺应技术演进方向,中国企业也有机会成为这一领域的后来居上。

更重要的是,这种新技术为中国突破长期以来的芯片制造技术壁垒提供了契机。我们可以借助这一东风,重启自主创新,实现芯片制造的自主可控。

但是,我们也要清醒看到,要取代光刻机并非易事。先进光刻机技术已在产业中得到广泛商业化应用,市场格局和生态已日趋成熟。新技术能否完全颠覆其地位,还有待观察。

具体来说,我们需要关注几点:首先是成本优势能否长期持续;其次是产量是否能够快速提升;最后是产品质量是否能稳定保证。这需要通过市场检验。

因此,尽管抱有希望,我们也需保持理性。

中国需要在光刻机和新技术两个方向上同步发力,保持开放态度,才能为芯片制造业赢得更大发展空间。



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