佳能在10月13日宣布,正式推出纳米压印半导体制造设备FPA-1200NZ2C,据了解这款设备可以实现最小线宽14nm的图案化,相当于生产目前最先进的逻辑半导体所需的5纳米节点,并且在产品发布当天就开始接受订单,目前已经向东芝供货了。此外,随着掩模技术的进一步改进,纳米压印光刻有望实现最小线宽为10nm的电路图案,相当于2nm节点。
这标志着纳米压印技术走向成熟,终于走到前台了。
一、纳米压印机成本优势巨大
根据佳能官方的最新消息,认为纳米压印技术是极紫外光刻(EUV)技术的低成本替代品。佳能首席执行官御手洗富士夫 (Fujio Mitarai) 认为,该公司最新的纳米压印技术将为小型芯片制造商生产先进芯片开辟出一条道路。同时现年 88 岁的御手洗富士夫表示:“这款产品的价格将比阿斯麦的 EUV 少一位数”。但御手洗富士夫也说,最终的定价还没有敲定。
也就是说佳能的纳米压印机的价格大致是光刻机的十分之一。
众所周知,光刻是芯片制造过程中最重要、最复杂也最昂贵的工艺步骤,其成本占总生产成本的30%以上,同时占据了将近50%的生产周期。
而纳米压印技术是一种在芯片制造中替代光刻环节的技术,它只有光刻的步骤被纳米压抑技术代替,其他的刻蚀、离子注入、薄膜沉积这些标准的芯片制造工艺是完全兼容的,能很好的接入现有产业,不用推翻重来。
同时根据佳能官方的说法,这款刚推出的纳米压印工艺设备,相对于ASML的光刻机芯片生产来说,能够降低40%的制造成本和90%的电量。
因此,这么推导下来,设备成本降低90%,生产成本降低40%以上,如果使用纳米压印机,在光刻环节以及芯片制造成本将大大降低,那是不是绕开EUV光刻机生产高端芯片的技术和工艺就指日可待了呢?
二、纳米压印机可取代光刻机吗?
答案是短期内难度非常大,不太现实。为什么呢?
上面说了纳米压印技术成本上的优势,但纳米压印技术也存在一些产业化的问题。
首先是模板制造的问题。纳米压印技术的模板制造依赖于光刻技术,而模板的精度和寿命直接影响了压印的质量和效率。如果模板的制造过程不够精细,或者模板的使用寿命过短,都有可能导致压印质量下降。
其次是纳米压印技术的底胶问题。由于压印胶直接与模板和衬底接触、固化,存在残胶或者转移缺陷的可能性。这些残胶或缺陷会影响器件的性能和可靠性,因此需要在底胶的选择和处理上加以优化。
第三纳米压印技术还面临着对准的挑战。由于压印过程中涉及到固化、垂直方向的运动等因素,容易带来多方向的偏差,从而影响压印的套刻精度。要解决这个问题,需要改进压印设备的动态控制系统,提高对准的精度和稳定性。
以上为主要技术上的问题,此外,纳米压印技术目前有一个非常致命的问题就是生产效率相较于光刻技术还存在较大的差距。这也就决定了暂时很难替代光刻机,除非台积电、三星、英特尔、SK海力士等行业大厂放弃成熟技术转战纳米压印技术。可能吗?
三、佳能纳米压印机卖给中国吗?
那佳能的纳米压印机可以卖给中国,以解EUV光刻机制裁问题吗?
今年7月,日本根据美、日、荷三国协定,扩大了对中国芯片制造出口的限制从7月23日开始,禁止日本公司将主流芯片制造设备向中国企业销售。其中包括蚀刻、曝光、成膜、清洗、热处理、检查等23个项目,这23种半导体设备包括3项清洗设备、11项薄膜沉积设备、1项热处理设备、4项光刻设备、3项刻蚀设备和1项测试设备。但没有明确提到纳米压印光刻技术,因此可以说是一个相对的模糊地带。
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