绕过EUV光刻机技术!佳能开始销售5nm芯片生产设备:国内厂商能买吗?

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日前,光刻机大厂佳能(Canon)通过新闻稿宣布,其已经开始销售基于“纳米印刷”(Nanoprinted lithography)技术的芯片生产设备 FPA-1200NZ2C。佳能表示,该设备采用不同于复杂光刻技术的方案,可以制造 5nm 芯片。

在半导体制程技术进入 5nm 节点之后,EUV 光刻机已经成为了不可或缺的关键设备。但是,因为 EUV 光刻机造价高昂,每台价格超过 1 亿美元。而且 EUV 光刻机仅荷兰 ASML 一家厂商能够供应,且产能有限,这使得芯片的生产成本大幅升高。

为此,从 2017 年开始,半导体设备厂佳能就与存储芯片大厂铠侠,以及光罩等半导体零组件制造商大日本印刷株式会社(DNP)合作,在日本三重县四日市的铠侠工厂内研发基于纳米压印(NIL)的量产技术。这项技术可以不使用 EUV 光刻机,就能使制程技术推进到 5nm。

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佳能表示,这套生产设备的工作原理和行业领导者 ASML 的光刻机不同。其并不利用光学图像投影的原理将集成电路的微观结构转移到硅晶圆上,而是更类似于印刷技术,直接通过压印形成图案。

相较于目前已商用化的 EUV 光刻技术,铠侠在 2021 年就曾表示,NIL 技术可大幅减少耗能,并降低设备成本。原因在于 NIL 技术的微影制程较为单纯,耗电量可压低至 EUV 技术的 10%,并让设备投资降低至仅有 EUV 设备的 40%。目前,EUV 光刻机只有荷兰 ASML 一家能够生产供应,其不但价格高,而且需要许多检测设备的配合。

不过,虽然 NIL 技术有许多的优点,但现阶段在导入量产上仍有不少问题有待解决。这其中,就包括更容易因空气中的细微尘埃的影响而形成瑕疵。

对铠侠来说,NAND 零组件因为采取 3D 立体堆叠结构,更容易适应 NIL 技术制程。铠侠当时就表示,当前已解决 NIL 的基本技术问题,正在进行量产技术的推进工作,希望能较其他竞争对手率先引入到 NAND 生产当中。而一旦铠侠能成功率先引入 NIL 技术并实现量产,有望弥补在设备投资竞赛中的不利局面,又能符合减少碳排放的需求。

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根据 DNP 的说法,NIL 量产技术电路微缩程度可达 5nm 节点,而 DNP 从 2021 年春天开始,就已经在根据设备的规格值进行内部的模拟仿真当中。而对于这样的技术进步,DNP 也透露,从半导体制造商对 NIL 量产技术询问度的增加,显示不少厂商对 NIL 技术寄予厚望。但是,铠侠在对 NIL 技术进行测试之后,遭到了潜在客户提出的投诉,认为产品缺陷率较高,最后并未实际应用。

作为关键的设备提供商,佳能在推动 NIL 技术量产 NAND 的同时,也致力于将 NIL 量产技术广泛的应用于制造 DRAM 及 PC 用的 CPU 等逻辑芯片的设备上,以在未来供应多的半导体制造商,也希望能应用于手机应用处理器等最先进制程上。

此次佳能发布的这套设备可以应用于最小 14 平方毫米的硅晶圆,从而可以生产相当于 5nm 工艺的芯片。佳能表示会继续改进和发展这套系统,未来有望用于生产 2nm 芯片。

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追风者
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