01 前沿導讀據美國半導體技術機構SemiAnalysis所發佈的專欄報告指出,日本佳能的奈米壓印(NIL)技術在國際晶片領域被冠以“匹敵甚至超過EUV的能力”,從理論上來說,奈米壓印可以達到甚至是超過EUV光刻機的曝光解析度,並且裝置的製造成本比EUV光刻機更低。但是奈米壓印技術存在多種問題,例如零件的損耗、多層圖案的對齊精度、製造邏輯晶片的良品率等問題。日本的奈米壓印裝置與ASML主導的傳統光刻裝置不同,儘管美國也對日本企業實施出口管制,但奈米壓印裝置還可以進行出口。如果中國企業在EUV領域的進展緩慢,那麼與日本佳能合作,嘗試使用奈米壓印技術製造晶片,也是一條可行的技術路線。02 奈米壓印奈米壓印與光學光刻的核心理念是一致的,都是將掩範本上面的圖案轉移到晶圓上面。先進行多層的圖案化疊加,然後進入到刻蝕、沉積等工藝步驟,最終完成整個晶片之後進入封裝環節。只不過光學光刻使用光源透過光縫快速掃描印刷,而奈米壓印則是使用一種特定的“印章”,將圖案進行機械化印刷,這兩種技術存在本質上的差別。奈米壓印技術,最早是由美國普林斯頓大學的華人科學家周郁在1995年提出的技術。2001年,奈米壓印從學術界逐步過渡到商業化的範疇,成立了分子壓模公司 (Molecular Imprints Inc.),開始將奈米壓印技術應用在製造半導體晶片上。2014年,在日本佳能公司收購了分子壓模公司之後,又聯合了日本印刷株式會社、鎧俠控股等多個企業共同開發奈米壓印的晶片製造技術。並且佳能將奈米壓印技術定義為ASML EUV的替代方案,企圖用這種方法來縮短與ASML的技術差距。目前為止,全球的晶片製造格局變成了ASML、尼康、佳能三家比拚,中國企業緊隨其後。ASML持有浸潤式DUV光刻機和EUV光刻機這兩大王牌裝置,尼康走的是傳統光刻,旗下有乾式DUV和浸潤式DUV裝置,但裝置的技術水平落後於ASML。佳能擁有乾式DUV光刻機,並且還持有已經商用的奈米壓印裝置。2023年10月13日,佳能宣佈推出型號為“FPA-1200NZ2C”奈米壓印光刻機裝置。據佳能表示,該裝置的硬體能力支援最小線寬14nm的晶片製造,相當於是邏輯晶片的5nm節點。隨著掩模技術的提升,該裝置可以實現2nm節點的邏輯晶片製造,並且其技術成本要比ASML的EUV裝置低很多。03 現存問題佳能的奈米壓印裝置已經交付給了鎧俠集團和鎂光科技,用於製造快閃記憶體晶片。儲存晶片與邏輯晶片存在本質上差別,儲存晶片的結構簡單,重複度高,對於掩模的要求較低,甚至幾百層的圖案結構都是一致的。而邏輯晶片涉及到CPU、GPU、NPU等多種電晶體的圖案設計,其每層的電路圖案都不一樣,這對於掩模和裝置精度要求很高。奈米壓抑的機械印章非常細小,其尺寸相當於人類頭髮的橫截面。現在使用這個裝置每秒壓印一次晶片,只要是機械印章出現一丁點的缺陷或者是損耗,這都會直接影響晶片的良品率。傳統光學光刻所使用的掩範本,其使用壽命支援光刻100000個晶圓,而奈米壓印所使用的掩範本壽命遠低於光學掩範本。想要解決這個問題,就必須投入資源去開發適配的材料,不但成本高,而且耗時長,這也是奈米壓印遲遲沒有製造邏輯晶片的原因之一。我們將目光投向中國大陸市場,杭州璞璘是中國唯一一家深耕奈米壓印技術的企業,由該公司製造的PL-SR系列奈米壓印裝置已經在2025年8月份正式交付給客戶使用。並且該公司的創始人葛海雄先生,師從奈米壓印技術發明人周郁博士,具備20年以上的技術開發經驗。根據璞璘公司的資料顯示,該裝置是迄今為止唯一在國內初步實現20nm以下高端晶片所需的奈米壓印裝置。並且公司還向市場供應了包括範本複製膠、耐刻蝕型奈米壓印膠、刻蝕傳遞膠、光學奈米壓印膠、耐腐蝕奈米壓印膠、增粘膠、防粘試劑在內的40余種製造材料,建立起一條全新的晶片產業鏈。佳能在硬體裝置上,對比中國現存的產品具備明顯優勢。但中國企業的路線是押注傳統光學光刻和奈米壓印光刻兩種技術路線,並且這兩種技術路線平行研發。在無法獲取EUV裝置的前提下,奈米壓印技術是一個可以嘗試的技術方案,但奈米壓印現存的問題就是製造先進邏輯晶片的損耗大、良品率低,可以當做備選方案,光學光刻技術依然是主流的選擇。 (逍遙漠)