今天小編分享的科技經驗：佳能光刻機突破2nm制程？，歡迎閱讀。
圖源：佳能官網
2023 年 12 月 25 日，佳能半導體機器業務部長岩本和德表示，佳能采用納米壓印技術的光刻機有望生產 2nm 芯片，且成本可以降至傳統光刻設備的一半。在岩本和德發聲的 4 天以前，荷蘭半導體設備制造商 ASML 宣布，已向英特爾交付了全球首台 High NA（高數值孔徑）EUV（極紫外）光刻系統，支持 2nm 制程及以下工藝的芯片制造。
佳能的緊随其後，頗有在聲勢上與 ASML 擺開擂台的用意。佳能首席執行官御手洗富士夫表示，納米壓印技術将為小型半導體制造商生產先進芯片開辟一條道路，使得生產先進芯片不再是少數半導體制造巨頭的遊戲。但是誰敢用、誰會用，佳能目前亟需一個代表性客戶。
光刻機存在兩條技術路線之争
同樣以 2nm 制程工藝為目标，ASML 與佳能卻提出了兩種不同的技術路徑。
自 1958 年美國德克薩斯公司利用光刻技術試制世界上第一塊平面集成電路以來，光刻技術已經支撐了半導體 60 餘年的發展。ASML 作為全球光刻機巨頭，基于深厚的技術積累和長久的發展慣性，率先推出 High NA（高數值孔徑）EUV（極紫外）光刻機，通過提升光刻機數值孔徑，增強芯片的制造精度、性能和穩定性，将光刻技術延續到 2nm 及以下制程的應用中。
佳能則另辟蹊徑，嘗試以納米壓印技術制造 2nm 芯片。岩本和德介紹稱：" 納米壓印光刻技術是将刻有半導體電路圖的掩模壓印在晶圓上，只需一次壓印，就能在合适位置形成復雜的二維或三維電路，若改進掩模，甚至能生產電路線寬為 2nm 的產品。"
參考資料：《納米壓印光刻工藝及其制造設備》
具體來講，不同于傳統 " 投影 " 的光刻技術，納米壓印更類似于 " 印刷 "。具體來看，納米壓印包括圖形壓印和圖形轉移兩個環節，先把栅極長度只有幾納米的電路刻在掩模上，再壓印在塗有光刻膠的晶圓上形成電路，最後通過熱壓或者 UV 光照的方式使圖案固化，只需一次壓印脫模就能制造更先進的高性能芯片。目前佳能的納米壓印技術能印制的圖案最小線寬為 14nm，随着掩模技術的改進，有望實現 10nm 的電路圖案，相當于 2nm 工藝節點。
由于納米壓印技術只替代了光刻環節，與刻蝕、薄膜沉積等其他芯片制造工藝完全兼容，因此只需要引進規模更小的納米壓印設備，就能順利接入現有產業，既能降低設備成本和能耗，提高研發效率，也有助于減輕芯片制造商對 EUV 光刻機的依賴。
納米壓印技術優勢還有待驗證
無疑，2nm 芯片制造設備的突破為全球芯片制造商的激烈競争增添了新變量。在尖端芯片制造設備的争奪戰中，納米壓印技術能否成為 EUV 的 " 平替 " 還有待驗證。
事實上，佳能 2014 年就全力加碼納米壓印技術，收購了主攻納米壓印基礎技術研發的 MolecularImprints 股份有限公司。據了解，此前該公司就曾致力于用納米壓印技術完成 32nm 邏輯節點制造，但受制于生產效率、資金和良率等問題，進展不及預期。佳能完成收購後，将自身鏡頭技術與 Molecular Imprints 的曝光技術相結合，并與日本存儲芯片制造商铠俠（Koxia）達成合作，近十年來共同研發納米壓印技術。2023 年 10 月，佳能正式推出能夠制造尖端芯片的納米壓印設備 FPA-1200NZ2C。
來源：佳能官網
然而，現實總是比理想 " 骨感 "。從前端設計、後端制造到封裝測試，半導體產業鏈環環相扣。在制造設備上遊的材料環節，光刻膠等所有材料都需要經過嚴格匹配和長期調試；在產業鏈下遊的應用環節，設備廠商也需要與晶圓代工廠共同調試和磨合。對佳能的納米壓印技術而言，能否得到產業鏈上下遊的技術驗證和認可，是下一步發展的關鍵挑戰。
" 半導體制造是一個非常長的產業鏈條，僅一項光刻技術或者納米壓印技術的突破，對整體的影響仍需在生產過程中檢驗。" 半導體專家羅國昭告訴《中國電子報》記者：" 在先進制程中，光刻技術一直面臨着多次曝光和定位精度的難題。雖然佳能的納米壓印技術在理論上解決了聚焦和衍射偏差的問題，并具有一次成型的優勢，但這些理論優勢能否在具體生產過程中兌現，還有待觀察。"
誰敢用？誰會用？是個問題
在 2nm 芯片制造設備的争奪中，佳能投石問路，摸索前行，嘗試打開全新市場增量，但要想真正坐上牌桌，關鍵仍在于市場認可。在羅國昭看來，在科技領網域裡有很多先進的技術和產品，最後的發展卻不如人意，重要的原因是沒有市場，或者是沒有形成產業鏈聯盟，這也是佳能目前面臨的挑戰。
客戶，是佳能納米壓印技術亟需打通的第一個節點。"ASML 最近十幾年的快速崛起，與它的商業模式密切相關，ASML 的主要客戶也是它的股東，比如三星、英特爾和台積電。因此 ASML 的產品能率先得到應用，客戶也會為 ASML 提供技術支持，這就奠定了 ASML 在尖端半導體用戶市場中的絕對優勢。" 羅國昭進一步向記者解釋，" 目前佳能的納米壓印技術只是證明了其技術能力，但最難的地方是誰敢用、誰會用，佳能目前亟需一個代表性的客戶。"
佳能首席執行官御手洗富士夫曾表示，該公司新的納米壓印技術将為小型半導體制造商生產先進芯片開辟一條道路，使得生產先進芯片不再是少數半導體制造巨頭的遊戲。這或許是一條與 ASML 錯位競争的路線。
如果納米壓印能讓先進制程變得 " 宜室宜家 "，對于晶圓代工的市場格局和芯片技術的創新節奏，都會產生重要影響。但要做到這一點，佳能要解決的問題還有很多。
作者丨張心怡 趙宇彤（實習記者）
