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芯片制造新技术崛起!不用EUV光刻机,工艺就能达到5nm

发表时间:2021-11-18

提到光刻机,以前不少人可能会问“这是什么机器”,而如今光刻机已成为许多人茶余饭饱后的谈资。所谓光刻机,其实就是芯片制造过程中最为关键的机器,由于对精密度要求极高,制造工艺极其复杂,这就导致光刻机不仅产量非常低,而且价格也高得离谱。据悉,一台高端EUV光刻机的售价能达到1亿多美元,合计人民币10亿,而且年产量只有几十台,供不应求。主要原因就是EUV光刻机全球只有一家企业能够生产,那就是荷兰的ASML。

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值得注意的是,即便一台EUV光刻机高达10亿元,但不是你想买就能买到,如果没有ASML的EUV光刻机,就是没有办法制造出5nm工艺的芯片,就会在芯片制造竞争激烈的市场上吃亏。正是因为ASML在EUV光刻机领域的绝对垄断地位,这也让全球高端芯片制造企业的命运完全被ASML所“掌控”。巨大的市场外加上ASML垄断对全球芯片制造业所带来的限制,一种芯片制造新技术正在崛起。

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芯片制造新技术崛起

众所周知,芯片制造就是在一颗拇指般大小的芯片上面嵌入上百亿的晶体管,目前的方法是通过极紫外光线在涂有光刻胶的晶圆上进行雕刻,晶体管的密度,芯片的工艺、性能直接由光刻机的精度来决定。然而,日本半导体企业铠侠与合作伙伴共同研发的纳米压印微影技术(NIL),不用紫外光源,工艺就能达到5nm。

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所谓压印微影技术,顾名思义就像盖印章一样,将精心雕刻好的电路模型直接盖到处理好的晶圆上,就好像从前在信封的封口处放上印油,通过印有自己信息的印章压在印油上,等冷却后自己的印章信息就会固定下来,而纳米压印微影技术则是将这一技术精确到纳米级别,从而在晶圆上印出自己想要的芯片。

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这种芯片制造技术的优势就在于彻底摆脱了对极紫外光源的依赖,与光刻设备相比技术难度更低,芯片制造过程更简单,功耗、成本也更低,据悉NIL设备的耗电量只有EUV光刻机的10%。媒体报道,日本铠侠从2017年就开始与佳能等企业进行合作,目前已经能够实现15nm工艺的量产,2025年将实现5nm工艺的量产。

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NIL取代EUV光刻机?

NIL设备的出现,在半导体领域引起了广泛的关注,由于与光刻机完全是两条不同的路线,没有ASML的专利限制,外加上更高效、成本更低的优势,这种技术受到了全球许多半导体企业的关注,包括我国在内的许多半导体科研机构均加入了NIL设备的研发当中,这对于全球半导体产业的发展,确实起到了至关重要的作用。此时不少网友可能会问,NIL是否能取代ASML的EUV光刻机呢?暂时还不能!

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NIL虽然芯片制造领域的新技术,但同样面临着一些难题,那就是NIL设备对芯片制造的工作环境要求非常苛刻。NIL设备与晶圆的接触面积比EUV光刻机高出上亿倍,这就导致NIL设备非常容易受到细微颗粒的污染,一个病毒直径大小的尘埃就足以毁掉一颗芯片。并且压印过后还要保证刻有芯片电路的印章如何能“出淤泥而不染”,避免晶圆的残渣留在印章的缝隙之中,这都是一系列的问题,所以短期内还不能取代EUV光刻机。

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值得注意的是,ASML本身就是在突破一个个问题之后成为当下的光刻机巨头,相信NIL技术所面临的问题也会一一被攻克。更因为NIL设备是目前我们所知道的,唯一能打破ASML EUV光刻机垄断的技术,外加上这种设备成本更低、更环保,这导致NIL技术开始逐渐崛起,成为芯片制造领域的“新宠”!

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