光刻機,雖然國產EUV光刻機依然撲朔迷離,但國產奈米壓印光刻機率先破土而出,取得重大突破。
根據璞璘科技(PRINANO)8月5日官宣:其自主設計研發的首台PL-SR系列噴墨步進式奈米壓印裝置順利通過驗收並交付至國內特色工藝客戶。
據瞭解,璞璘科技PL-SR系列噴墨步進式奈米壓印裝置攻克了步進硬板的非真空完全貼合、噴膠與薄膠壓印、壓印膠殘餘層控制等關鍵技術難題,可對應線寬<10nm 的奈米壓印光刻工藝。
相比去年佳能推出的FPA-1200NZ2C奈米壓印光刻機,可以通過奈米壓印技術實現14nm線寬,而PL-SR系列光刻機可以支援線寬<10nm;根據佳能官方說法,其FPA-1200NZ2C奈米壓印光刻機可生產5nm製程晶片;那PL-SR是否可以製造5nm以下晶片呢?
從PL-SR系列光刻機核心指標來看,實現平均殘餘層厚度<10nm、殘餘層變化<2nm、壓印結構深寬比>7:1,確實是可以滿足高端晶片製造需求的;何況在獨特拼接技術的加持下,其最小支援20mm×20mm範本均勻拼接,可擴展至12英吋晶圓級壓印。
但奈米壓印技術也有先天的缺陷,那就是其晶片製造速度相比ASML光刻機要慢,而且不適合用於複雜的邏輯製程晶片的製造。這主要是由於邏輯製程晶片內部的圖形結構複雜,擁有數十層不同的電路結構,這也就意味著每壓印一層圖形,就需要更換一個壓印頭,這就要求非常多的奈米壓印頭對應不同晶片內部層級的圖案化;如此不僅造成工序更加複雜,還將極大地降低製造效率,同時會帶來成本的大幅上升。
相反,因為3D NAND快閃記憶體之類的儲存晶片圖形更為簡單,而且其多層同構特性(多層幾乎相同的層的堆疊),所以也就更適用奈米壓印的技術製程。
何況奈米壓印比EUV光刻機更具成本和能效優勢,其耗電量可壓低至EUV技術的10%,並讓裝置投資降低至僅有EUV裝置的40%。
因此,奈米壓印技術在NAND快閃記憶體類儲存晶片上的應用具有巨大的優勢,當前國產PL-SR已通過儲存晶片驗證,這意味著國產儲存晶片廠商有望通過國產奈米壓印裝置提升製程工藝,推動國產DRAM/NAND突破10nm製程瓶頸,同時打破西方對於中國高端儲存製造裝置的封鎖,與SK海力士、三星等儲存大廠更好地競爭。
值得注意的是,隨著“摩爾定律”受到多重挑戰,奈米壓印憑藉物理壓印原理,理論上可突破3nm圖形尺寸限制,且不受光學衍射影響,為下一代晶片製造提供替代路徑。而國產奈米壓印產業,在璞璘科技的引領之下,已形成裝置、材料、工藝全閉環解決方案,從而推動了國產半導體裝置在奈米壓印裝置從"跟跑"轉向"領跑"。
因此,中國首台奈米壓印光刻機的正式交付,標誌著中國在高端半導體裝備領域實現重大技術突破,不僅成功打破了日本佳能的長期壟斷;更是全球技術路線競爭的關鍵轉折,為國產儲存晶片開闢了“繞開EUV”的新製造路徑,未來能否通過產學研協同的不懈努力攻克奈米對準等難題,將決定其能否從“替代選項”升級為“主流方案”。 (飆叔科技洞察)