纳米|取代光刻机!又一芯片制造新技术诞生,可量产5nm芯片?

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芯片制造一直遵循传统的生产方式,采用光刻机造出一颗颗精密的芯片。唯一的区别就是光刻机波长和制程的变化。从第一代g-line光源开始,到目前最先进的EUV设备,波长已经压缩到13.5nm。
不管如何变化,使用光刻机造芯片已经是司空见惯了。但日本企业似乎研制出新的技术,或要采用该技术实现逆袭。这是什么技术呢?能否量产5nm芯片?
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芯片制造新技术
世界各国都开始加快芯片制造产业的步伐,从微米到纳米,从90纳米到现在的5纳米制程时代。而且芯片制造商还在突破,芯片巨头联发科已经发布了4nm天玑9000芯片,未来恐怕还将取得更大的突破。
这一切的突破其实都离不开光刻机,只有通过光刻机的曝光,才能将设计好的芯片电路图刻制在晶圆上,从而分割成一块块芯片。
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因此光刻机成为了芯片制造不可或缺的设备,但光刻机的劣势也很明显。设备过于笨重,一台EUV光刻机重达180吨,由10万个零部件组成,生产难度非常高。还有耗电量也是十分惊人的,一台EUV光刻机一天就能耗电3万度。
未来发展的是清洁能源,很明显,EUV光刻机虽然十分先进,但并不环保。最重要的是,摩尔定律已经接近极限,如果EUV光刻机无法突破更先进的技术,芯片制造产业该如何发展?
在这样的情况下,日本企业出手了,又一芯片制造新技术诞生,怎么回事呢?
据日媒介绍,日本要用“纳米压印”技术实现逆袭,铠侠、佳能、大日本印刷最早会在2025年将这一技术实现实用化。
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这项技术也就是纳米压印,从字面意思来看,是通过纳米级别的技术,对相关芯片线路图以压印的方式实现芯片线路图曝光。原理就好比用一枚印章在纸张上印字。
原理看似简单,但实现起来估计也不是那么容易的。
大致情况是先准备压印设备,然后通过紫外线照射的方式,把掩膜上的芯片线路压印至光刻胶。经过光刻胶的涂抹和衬底作用,最终将完整的芯片线路图弄到硅基晶圆中,在把晶圆切割成芯片。整个的纳米压印技术基本上就是如此。
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【 纳米|取代光刻机!又一芯片制造新技术诞生,可量产5nm芯片?】说起来简单,但做起来却不是一时半会能够完成的。日企提出了这项技术,并计划在2025年实现,很大程度说明日本半导体打算重振芯片制造产业链。
日媒还提到,世界各国半导体厂商也在关注纳米压印,但由于日企掌握相关设备和原材料,因此暂时走在前头,一旦实现实用化,也是世界首次。
理论上而言,纳米压印技术确实有望实现芯片制造,如果到时候相关设备生产成功,取代光刻机也未必不可能。
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纳米压印技术的优势
芯片制造发展了几十年,人类从研发出微电子处理器以来,也有半个世纪的历史了。自从日本佳能,尼康以及ASML掌握光刻机制造技术后,全球半导体行业就没有使用光刻机以外的设备曝光芯片。在芯片的曝光环节,必须用上光刻机,这已经成为行业的共识。
然而日本提出了纳米压印技术,或许提供了新的方向。虽然不知道最终能否成功,但如果不去尝试,永远都不知道。