河北
散英魂寄千萬雄鷹翱翔神州，
盡智魄載十億慧芯呼喚華夏。
01
前沿導讀
據美國半導體技術機構SemiAnalysis所發布的專欄報告指出，日本佳能的納米壓印（NIL）技術在國際芯片領域被冠以“匹敵甚至超過EUV的能力”，從理論上來說，納米壓印可以達到甚至是超過EUV光刻機的曝光分辨率，并且設備的制造成本比EUV光刻機更低。
但是納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、制造邏輯芯片的良品率等問題。日本的納米壓印設備與ASML主導的傳統光刻設備不同，盡管美國也對日本企業實施出口管制，但納米壓印設備還可以進行出口。
如果中國企業在EUV領域的進展緩慢，那么與日本佳能合作，嘗試使用納米壓印技術制造芯片，也是一條可行的技術路線。
02
納米壓印
納米壓印與光學光刻的核心理念是一致的，都是將掩模板上面的圖案轉移到晶圓上面。先進行多層的圖案化疊加，然后進入到刻蝕、沉積等工藝步驟，最終完成整個芯片之后進入封裝環節。
只不過光學光刻使用光源透過光縫快速掃描印刷，而納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。
納米壓印技術，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，納米壓印從學術界逐步過渡到商業化的范疇，成立了分子壓模公司 (Molecular Imprints Inc.），開始將納米壓印技術應用在制造半導體芯片上。
2014年，在日本佳能公司收購了分子壓模公司之后，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納米壓印的芯片制造技術。并且佳能將納米壓印技術定義為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，全球的芯片制造格局變成了ASML、尼康、佳能三家比拼，中國企業緊隨其后。
ASML持有浸潤式DUV光刻機和EUV光刻機這兩大王牌設備，尼康走的是傳統光刻，旗下有干式DUV和浸潤式DUV設備，但設備的技術水平落后于ASML。佳能擁有干式DUV光刻機，并且還持有已經商用的納米壓印設備。
2023年10月13日，佳能宣布推出型號為“FPA-1200NZ2C”納米壓印光刻機設備。據佳能表示，該設備的硬件能力支持最小線寬14nm的芯片制造，相當于是邏輯芯片的5nm節點。
隨著掩模技術的提升，該設備可以實現2nm節點的邏輯芯片制造，并且其技術成本要比ASML的EUV設備低很多。
03
現存問題
佳能的納米壓印設備已經交付給了鎧俠集團和鎂光科技，用于制造閃存芯片。存儲芯片與邏輯芯片存在本質上差別，存儲芯片的結構簡單，重復度高，對于掩模的要求較低，甚至幾百層的圖案結構都是一致的。
而邏輯芯片涉及到CPU、GPU、NPU等多種晶體管的圖案設計，其每層的電路圖案都不一樣，這對于掩模和設備精度要求很高。
納米壓抑的機械印章非常細小，其尺寸相當于人類頭發的橫截面。現在使用這個設備每秒壓印一次芯片，只要是機械印章出現一丁點的缺陷或者是損耗，這都會直接影響芯片的良品率。
傳統光學光刻所使用的掩模板，其使用壽命支持光刻100000個晶圓，而納米壓印所使用的掩模板壽命遠低于光學掩模板。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，這也是納米壓印遲遲沒有制造邏輯芯片的原因之一。
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納米壓印技術的企業，由該公司制造的PL-SR系列納米壓印設備已經在2025年8月份正式交付給客戶使用。并且該公司的創始人葛海雄先生，師從納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，該設備是迄今為止唯一在國內初步實現20nm以下高端芯片所需的納米壓印設備。
并且公司還向市場供應了包括模板復制膠、耐刻蝕型納米壓印膠、刻蝕傳遞膠、光學納米壓印膠、耐腐蝕納米壓印膠、增粘膠、防粘試劑在內的40余種制造材料，建立起一條全新的芯片產業鏈。
佳能在硬件設備上，對比我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納米壓印光刻兩種技術路線，并且這兩種技術路線并行研發。
在無法獲取EUV設備的前提下，納米壓印技術是一個可以嘗試的技術方案，但納米壓印現存的問題就是制造先進邏輯芯片的損耗大、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。
參考資料： Nanoimprint Lithography: Stop Saying It Will Replace EUV https://newsletter.semianalysis.com/p/nanoimprint-lithography-stop-saying?utm_source=publication-search
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