芯片是當(dāng)今科技領(lǐng)域最重要的元器件之一，它們廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、電腦、人工智能、云計(jì)算等各個(gè)領(lǐng)域。然而，芯片的制造并不容易，需要使用一種叫做光刻的技術(shù)，通過(guò)使用特殊的光源和鏡頭在硅片上刻畫(huà)出微小的電路圖案。

佳能是一家以相機(jī)和打印機(jī)聞名的公司，但它也有著悠久的芯片制造歷史，曾經(jīng)是光刻設(shè)備的領(lǐng)導(dǎo)者之一。12月25日消息，據(jù)媒體報(bào)道，佳能高管在接受采訪時(shí)表示，納米壓印技術(shù)甚至可以生產(chǎn)電路線寬為2納米的產(chǎn)品，并且該業(yè)務(wù)在全球只有佳能才有。它可以繞過(guò)EUV光刻，直接將電路圖案壓印到硅片上。

佳能半導(dǎo)體機(jī)器業(yè)務(wù)部長(zhǎng)巖本和德稱，納米壓印就是把刻有半導(dǎo)體電路圖的掩膜壓印到晶圓上，壓印1次就可以形成電路，如果改進(jìn)掩膜，甚至可以生產(chǎn)電路線寬為2納米的產(chǎn)品。

從2017年左右開(kāi)始，佳能就與鎧俠和大日本印刷3家持續(xù)進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)，“目前量產(chǎn)用途的實(shí)用化已有眉目，我認(rèn)為可以面向客戶銷(xiāo)售。”同時(shí)其還表示佳能已收到了半導(dǎo)體廠商、大學(xué)、研究所的很多咨詢，“由于引進(jìn)EUV光刻設(shè)備需要龐大成本，作為替代措施的納米壓印備就備受期待。”


1、納米壓印的基本原理

光刻機(jī)原理

首先，回顧一下光刻的原理，其實(shí)就是曝光顯影，把光透過(guò)掩膜版照在硅片上的光刻膠涂層上，讓膠體曝光后發(fā)生變化（正膠曝光后變軟、負(fù)膠曝光后變硬），再用化學(xué)溶劑去軟存硬，就把可以把掩膜版上的微觀電路印制到晶圓上。

而納米壓印的原理則簡(jiǎn)單粗暴的多，就是機(jī)械倒模，它所使用的模板是一個(gè)立體的模具，把納米級(jí)別的電路圖形直接壓出來(lái)。理論上，納米壓印就跟火漆印章，一個(gè)道理，直接把電路刻在模具上，然后印上去！就是這么的簡(jiǎn)單粗暴！

實(shí)際上，納米壓印的概念早在90年代，就已經(jīng)提出，但遲遲未能商業(yè)化。現(xiàn)在之所以被重新提出，是因?yàn)楫?dāng)芯片越做越小，已經(jīng)逼近光刻方案的衍射極限。


光的衍射

光刻的衍射極限：到了納米尺度，光的波動(dòng)性越來(lái)越強(qiáng)，其衍射現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致曝光圖形失真。

根據(jù)佳能官網(wǎng)的數(shù)據(jù)，近期佳能所推出的那款納米壓印機(jī)，聲稱可以做到14nm的線寬，對(duì)應(yīng)5nm工藝。如果通過(guò)改進(jìn)模板，甚至能做到10納米線寬，3nm工藝。


2、納米壓印技術(shù)優(yōu)勢(shì)

在這種背景下，新興的納米壓印技術(shù)受到關(guān)注。該技術(shù)使用模具，通過(guò)施加壓力將納米級(jí)圖案“壓印”到芯片材料上。其工藝簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)。

佳能最近推出的工業(yè)化壓印設(shè)備FPA-1200NZ2C，實(shí)現(xiàn)了這一技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。相比光刻機(jī)，這種設(shè)備更簡(jiǎn)單、成本更低，還可以節(jié)約90%的電力。這可能成為芯片制造的一大革命。

這種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)5納米級(jí)別的芯片制造，這種技術(shù)與傳統(tǒng)的光刻技術(shù)相比，具有成本優(yōu)勢(shì)，例如能降低40%制造成本，并使耗電量減少90%。隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和優(yōu)化，其設(shè)備將有望實(shí)現(xiàn)下一代2納米的生產(chǎn)水平。這種技術(shù)由于其新穎性，它不太可能被現(xiàn)有的貿(mào)易限制明確禁止。一旦納米壓印技術(shù)成熟并得到驗(yàn)證，其巨大的成本優(yōu)勢(shì)將對(duì)光刻機(jī)市場(chǎng)形成沖擊。


3、中國(guó)企業(yè)正在搶抓納米壓印機(jī)遇

中國(guó)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始行動(dòng)，搶占這一新興技術(shù)制高點(diǎn)。

比如蘇大維格、美迪凱等國(guó)內(nèi)設(shè)備企業(yè)，都已啟動(dòng)了納米壓印技術(shù)的研發(fā)工作。這些企業(yè)雖起點(diǎn)較晚，但并非完全沒(méi)有基礎(chǔ)。

在 Observatory 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，順應(yīng)技術(shù)演進(jìn)方向，中國(guó)企業(yè)也有機(jī)會(huì)成為這一領(lǐng)域的后來(lái)居上。

更重要的是，這種新技術(shù)為中國(guó)突破長(zhǎng)期以來(lái)的芯片制造技術(shù)壁壘提供了契機(jī)。我們可以借助這一東風(fēng)，重啟自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)芯片制造的自主可控。

但是，我們也要清醒看到，要取代光刻機(jī)并非易事。先進(jìn)光刻機(jī)技術(shù)已在產(chǎn)業(yè)中得到廣泛商業(yè)化應(yīng)用，市場(chǎng)格局和生態(tài)已日趨成熟。新技術(shù)能否完全顛覆其地位，還有待觀察。

具體來(lái)說(shuō)，我們需要關(guān)注幾點(diǎn)：首先是成本優(yōu)勢(shì)能否長(zhǎng)期持續(xù)；其次是產(chǎn)量是否能夠快速提升；最后是產(chǎn)品質(zhì)量是否能穩(wěn)定保證。這需要通過(guò)市場(chǎng)檢驗(yàn)。

因此，盡管抱有希望，我們也需保持理性。

中國(guó)需要在光刻機(jī)和新技術(shù)兩個(gè)方向上同步發(fā)力，保持開(kāi)放態(tài)度，才能為芯片制造業(yè)贏得更大發(fā)展空間。