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納米壓印能否打破EUV光刻機(jī)壟斷?佳能需要先兌現(xiàn)今年量產(chǎn)的諾言

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納米壓印能否打破EUV光刻機(jī)壟斷?佳能需要先兌現(xiàn)今年量產(chǎn)的諾言

一切的前提都建立在佳能能否兌現(xiàn)諾言,可以真正將納米壓印技術(shù)推廣到芯片生產(chǎn),外界對(duì)此依然存有質(zhì)疑。

佳能納米壓印半導(dǎo)體設(shè)備,圖片來源:日本佳能公司官網(wǎng)

界面新聞?dòng)浾?| 李彪

界面新聞編輯 | 文姝琪

由于在芯片生產(chǎn)中不可或缺,光刻機(jī)在世界各地構(gòu)建本土半導(dǎo)體供應(yīng)鏈時(shí)變得愈發(fā)重要。

來自荷蘭的ASML一家公司就占據(jù)了全球八成以上的市場份額,其生產(chǎn)的光刻機(jī)當(dāng)下常常一機(jī)難求,于是探索另一種技術(shù)路線、尋找替代性方案成為了行業(yè)公司自然而然的選擇。

佳能就是其中的代表。這家日本相機(jī)巨頭花二十年時(shí)間研發(fā)與ASML光刻路線不同的納米壓印技術(shù),今年年初終于傳出重要成果。

今年1月,據(jù)《金融時(shí)報(bào)》報(bào)道,日本佳能高管接受專訪表示,公司最早將在今年量產(chǎn)自家的納米壓印半導(dǎo)體設(shè)備FPA-1200NZ2C。這款產(chǎn)品在去年10月首次亮相,對(duì)標(biāo)的是ASML旗下制造7納米以下先進(jìn)制程芯片的EUV(極紫外光刻)光刻機(jī)。據(jù)公司介紹,其已經(jīng)可以用來制造5納米芯片,預(yù)計(jì)到2026年可實(shí)現(xiàn)2納米。 

但外界對(duì)此依然存有質(zhì)疑。

半導(dǎo)體設(shè)備公司芯澈半導(dǎo)體創(chuàng)始人彭博方關(guān)注納米壓印技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的進(jìn)展已有十多年。彭博方曾在上海微電子、ASML任職研發(fā)光刻及套刻測量技術(shù)近十年,在復(fù)旦大學(xué)任職期間又從事過納米壓印及化合物半導(dǎo)體檢測技術(shù)的研究。在近期采訪中,他對(duì)今年佳能量產(chǎn)的納米壓印光刻機(jī)仍抱持懷疑觀望。

在他看來,最簡單直接的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)就是看佳能產(chǎn)品上市后的客戶訂單?!叭绻涯艿漠a(chǎn)品今年量產(chǎn)后,東芝、SK海力士及更多與佳能宣布戰(zhàn)略合作的廠商真正用它來生產(chǎn)芯片,并推向市場公開銷售,才真正算是納米壓印實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的里程碑?!?nbsp;彭博方對(duì)界面新聞?dòng)浾哒f。

納米壓印與光刻是兩種不同的技術(shù)路線。

兩者的目標(biāo)相同,簡單描述就是將設(shè)計(jì)好的集成電路圖“復(fù)制粘貼”到硅片上。而實(shí)現(xiàn)方法卻大有不同,形象的比喻類似“照相”與“蓋印章”。

光刻主要采用化學(xué)手段,利用紫外光輔以光刻膠等特殊化學(xué)品發(fā)生反應(yīng)在硅片上“投影”出電路圖。納米壓印則主要采用物理手段,利用制作好的集成電路圖模板通過機(jī)械加壓“復(fù)印”到硅片之上。

上為納米壓印,下為光刻,來源:佳能

由于沒有采用光刻中的投影成像原理,納米壓印省去了光刻機(jī)造價(jià)最昂貴的光學(xué)曝光機(jī)等成像系統(tǒng),理論上認(rèn)為是一種更低成本的方案。按照佳能產(chǎn)品負(fù)責(zé)人的說法,“納米壓印的價(jià)格將比EUV光刻機(jī)少一位數(shù)”,且耗電量只有光刻的十分之一。

ASML生產(chǎn)的EUV光刻機(jī)是全世界唯一能量產(chǎn)7納米以下先進(jìn)制程芯片的設(shè)備。今年1月,其又向外界首次公開展示了制造2納米芯片的最新一代High NA EUV光刻機(jī)。

佳能希望納米壓印設(shè)備能夠做到與其“共存”。而這一切的前提,都建立在佳能能否兌現(xiàn)量產(chǎn)諾言,真正將納米壓印技術(shù)推廣至行業(yè)規(guī)?;a(chǎn)芯片。

外界的存疑并不是毫無來由。

首先,納米壓印并不是一項(xiàng)新技術(shù)。相比于光刻在1961年被引入芯片生產(chǎn)用以造出第一臺(tái)光刻機(jī),納米壓印在半導(dǎo)體領(lǐng)域長期處于邊緣位置。

1996年,普林斯頓電機(jī)系教授周郁(Stephen Chou)和學(xué)生在《Science》雜志上發(fā)表文章首次提出納米壓印技術(shù)。

與光刻機(jī)早早從最原始的接觸式進(jìn)化成非接觸式不同,納米壓印采用機(jī)械加壓方法必須接觸。但實(shí)際接觸過程中,納米壓印比光刻更容易出錯(cuò),對(duì)準(zhǔn)與缺陷問題始終是困擾納米壓印的兩大難關(guān)。

半導(dǎo)體又恰恰對(duì)生產(chǎn)精度要求最苛刻,芯片尺寸越小容錯(cuò)率越低。納米壓印技術(shù)長期無法被證明應(yīng)用于量產(chǎn)半導(dǎo)體領(lǐng)域10納米以下先進(jìn)制程芯片的能力。直至今天,相應(yīng)制程芯片仍未大規(guī)模使用納米壓印技術(shù)生產(chǎn)。

佳能突破納米壓印技術(shù)講的并不是一個(gè)新故事。

從2004年開始研究納米壓印,再到2014年收購美國納米技術(shù)公司Molecular Imprints至今,幾乎每年都會(huì)傳出佳能納米壓印技術(shù)突破芯片生產(chǎn)尺寸的動(dòng)向,以至于一家海外專門追蹤佳能公司網(wǎng)站報(bào)道最新消息時(shí),用的標(biāo)題是“佳能的納米壓印來了(再次)”(Canon’s Nanoimprint Arrives (again))。

此外,佳能今年計(jì)劃量產(chǎn)的產(chǎn)品與其2017年發(fā)布交付給東芝的納米壓印設(shè)備型號(hào)相同,按照當(dāng)時(shí)宣傳,其已經(jīng)可以生產(chǎn)10納米以下的芯片。至于如何從10納米突破至5納米、期間市場上為什么沒有半導(dǎo)體廠商批量使用相關(guān)設(shè)備來生產(chǎn)芯片,佳能對(duì)外未作進(jìn)一步解釋說明。

佳能納米壓印半導(dǎo)體設(shè)備,來源:佳能

彭博方告訴界面新聞?dòng)浾撸涯芙陙碓诮鉀Q對(duì)準(zhǔn)問題上確實(shí)有了較大的進(jìn)步,但納米壓印因缺陷問題造成的誤差至今依舊沒有看到有效解決方案,無法滿足半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)芯片良率的要求,至今無法應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。

納米壓印目前主要廣泛應(yīng)用于對(duì)制造缺陷容忍度較高的行業(yè)領(lǐng)域,比如光學(xué)和生物芯片,包括LED、AR設(shè)備、太陽能電池等等,但迄今為止都還未進(jìn)入到大規(guī)模量產(chǎn)階段。

未經(jīng)正式授權(quán)嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載本文,侵權(quán)必究。

佳能

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納米壓印能否打破EUV光刻機(jī)壟斷?佳能需要先兌現(xiàn)今年量產(chǎn)的諾言

一切的前提都建立在佳能能否兌現(xiàn)諾言,可以真正將納米壓印技術(shù)推廣到芯片生產(chǎn),外界對(duì)此依然存有質(zhì)疑。

佳能納米壓印半導(dǎo)體設(shè)備,圖片來源:日本佳能公司官網(wǎng)

界面新聞?dòng)浾?| 李彪

界面新聞編輯 | 文姝琪

由于在芯片生產(chǎn)中不可或缺,光刻機(jī)在世界各地構(gòu)建本土半導(dǎo)體供應(yīng)鏈時(shí)變得愈發(fā)重要。

來自荷蘭的ASML一家公司就占據(jù)了全球八成以上的市場份額,其生產(chǎn)的光刻機(jī)當(dāng)下常常一機(jī)難求,于是探索另一種技術(shù)路線、尋找替代性方案成為了行業(yè)公司自然而然的選擇。

佳能就是其中的代表。這家日本相機(jī)巨頭花二十年時(shí)間研發(fā)與ASML光刻路線不同的納米壓印技術(shù),今年年初終于傳出重要成果。

今年1月,據(jù)《金融時(shí)報(bào)》報(bào)道,日本佳能高管接受專訪表示,公司最早將在今年量產(chǎn)自家的納米壓印半導(dǎo)體設(shè)備FPA-1200NZ2C。這款產(chǎn)品在去年10月首次亮相,對(duì)標(biāo)的是ASML旗下制造7納米以下先進(jìn)制程芯片的EUV(極紫外光刻)光刻機(jī)。據(jù)公司介紹,其已經(jīng)可以用來制造5納米芯片,預(yù)計(jì)到2026年可實(shí)現(xiàn)2納米。 

但外界對(duì)此依然存有質(zhì)疑。

半導(dǎo)體設(shè)備公司芯澈半導(dǎo)體創(chuàng)始人彭博方關(guān)注納米壓印技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的進(jìn)展已有十多年。彭博方曾在上海微電子、ASML任職研發(fā)光刻及套刻測量技術(shù)近十年,在復(fù)旦大學(xué)任職期間又從事過納米壓印及化合物半導(dǎo)體檢測技術(shù)的研究。在近期采訪中,他對(duì)今年佳能量產(chǎn)的納米壓印光刻機(jī)仍抱持懷疑觀望。

在他看來,最簡單直接的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)就是看佳能產(chǎn)品上市后的客戶訂單?!叭绻涯艿漠a(chǎn)品今年量產(chǎn)后,東芝、SK海力士及更多與佳能宣布戰(zhàn)略合作的廠商真正用它來生產(chǎn)芯片,并推向市場公開銷售,才真正算是納米壓印實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的里程碑?!?nbsp;彭博方對(duì)界面新聞?dòng)浾哒f。

納米壓印與光刻是兩種不同的技術(shù)路線。

兩者的目標(biāo)相同,簡單描述就是將設(shè)計(jì)好的集成電路圖“復(fù)制粘貼”到硅片上。而實(shí)現(xiàn)方法卻大有不同,形象的比喻類似“照相”與“蓋印章”。

光刻主要采用化學(xué)手段,利用紫外光輔以光刻膠等特殊化學(xué)品發(fā)生反應(yīng)在硅片上“投影”出電路圖。納米壓印則主要采用物理手段,利用制作好的集成電路圖模板通過機(jī)械加壓“復(fù)印”到硅片之上。

上為納米壓印,下為光刻,來源:佳能

由于沒有采用光刻中的投影成像原理,納米壓印省去了光刻機(jī)造價(jià)最昂貴的光學(xué)曝光機(jī)等成像系統(tǒng),理論上認(rèn)為是一種更低成本的方案。按照佳能產(chǎn)品負(fù)責(zé)人的說法,“納米壓印的價(jià)格將比EUV光刻機(jī)少一位數(shù)”,且耗電量只有光刻的十分之一。

ASML生產(chǎn)的EUV光刻機(jī)是全世界唯一能量產(chǎn)7納米以下先進(jìn)制程芯片的設(shè)備。今年1月,其又向外界首次公開展示了制造2納米芯片的最新一代High NA EUV光刻機(jī)。

佳能希望納米壓印設(shè)備能夠做到與其“共存”。而這一切的前提,都建立在佳能能否兌現(xiàn)量產(chǎn)諾言,真正將納米壓印技術(shù)推廣至行業(yè)規(guī)?;a(chǎn)芯片。

外界的存疑并不是毫無來由。

首先,納米壓印并不是一項(xiàng)新技術(shù)。相比于光刻在1961年被引入芯片生產(chǎn)用以造出第一臺(tái)光刻機(jī),納米壓印在半導(dǎo)體領(lǐng)域長期處于邊緣位置。

1996年,普林斯頓電機(jī)系教授周郁(Stephen Chou)和學(xué)生在《Science》雜志上發(fā)表文章首次提出納米壓印技術(shù)。

與光刻機(jī)早早從最原始的接觸式進(jìn)化成非接觸式不同,納米壓印采用機(jī)械加壓方法必須接觸。但實(shí)際接觸過程中,納米壓印比光刻更容易出錯(cuò),對(duì)準(zhǔn)與缺陷問題始終是困擾納米壓印的兩大難關(guān)。

半導(dǎo)體又恰恰對(duì)生產(chǎn)精度要求最苛刻,芯片尺寸越小容錯(cuò)率越低。納米壓印技術(shù)長期無法被證明應(yīng)用于量產(chǎn)半導(dǎo)體領(lǐng)域10納米以下先進(jìn)制程芯片的能力。直至今天,相應(yīng)制程芯片仍未大規(guī)模使用納米壓印技術(shù)生產(chǎn)。

佳能突破納米壓印技術(shù)講的并不是一個(gè)新故事。

從2004年開始研究納米壓印,再到2014年收購美國納米技術(shù)公司Molecular Imprints至今,幾乎每年都會(huì)傳出佳能納米壓印技術(shù)突破芯片生產(chǎn)尺寸的動(dòng)向,以至于一家海外專門追蹤佳能公司網(wǎng)站報(bào)道最新消息時(shí),用的標(biāo)題是“佳能的納米壓印來了(再次)”(Canon’s Nanoimprint Arrives (again))。

此外,佳能今年計(jì)劃量產(chǎn)的產(chǎn)品與其2017年發(fā)布交付給東芝的納米壓印設(shè)備型號(hào)相同,按照當(dāng)時(shí)宣傳,其已經(jīng)可以生產(chǎn)10納米以下的芯片。至于如何從10納米突破至5納米、期間市場上為什么沒有半導(dǎo)體廠商批量使用相關(guān)設(shè)備來生產(chǎn)芯片,佳能對(duì)外未作進(jìn)一步解釋說明。

佳能納米壓印半導(dǎo)體設(shè)備,來源:佳能

彭博方告訴界面新聞?dòng)浾?,佳能近年來在解決對(duì)準(zhǔn)問題上確實(shí)有了較大的進(jìn)步,但納米壓印因缺陷問題造成的誤差至今依舊沒有看到有效解決方案無法滿足半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)芯片良率的要求,至今無法應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。

納米壓印目前主要廣泛應(yīng)用于對(duì)制造缺陷容忍度較高的行業(yè)領(lǐng)域,比如光學(xué)和生物芯片,包括LED、AR設(shè)備、太陽能電池等等,但迄今為止都還未進(jìn)入到大規(guī)模量產(chǎn)階段。

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