用EUV光刻機(jī)生產(chǎn)7nm，5nm等高端芯片，是行業(yè)內(nèi)的共識(shí)。因?yàn)樾酒獙?shí)現(xiàn)百億根晶體管的數(shù)量，必須使用EUV的極紫外光源，在13.5nm波長(zhǎng)的作用下，完成復(fù)雜的光刻步驟。

但是日本光刻機(jī)巨頭佳能公司展開(kāi)新的探索，用一項(xiàng)NIL技術(shù)，進(jìn)行15nm以下技術(shù)的研發(fā)。

用這項(xiàng)技術(shù)，能生產(chǎn)5nm芯片嗎？如果可以，NIL技術(shù)能取代EUV光刻機(jī)嗎？

佳能對(duì)高端芯片制造工藝的探索

提到芯片制造，就不得不說(shuō)起ASML。這個(gè)總部位于荷蘭的公司，是全球最大的光刻機(jī)制造商。而光刻機(jī)作為芯片制造的關(guān)鍵半導(dǎo)體設(shè)備，有著舉足輕重的作用。

一顆芯片在制造過(guò)程中，需要通過(guò)光刻機(jī)完成光刻作業(yè)，在涂抹光刻膠的晶圓上，以類似照相機(jī)曝光的原理，把芯片線路圖進(jìn)行復(fù)刻。

如果沒(méi)有光刻機(jī)，那么芯片將無(wú)法形成晶體管電路，更別說(shuō)進(jìn)行后續(xù)的步驟了。

世界上最頂級(jí)EUV光刻機(jī)出自ASML之手，這家公司每年能夠生產(chǎn)四五十臺(tái)的EUV光刻機(jī)，每一臺(tái)都被早早預(yù)訂，供不應(yīng)求。

ASML EUV 光刻機(jī)采用極紫外光源，波長(zhǎng)為13.5nm，是生產(chǎn)7nm及以下制程芯片的必要設(shè)備。但由于只有ASML能生產(chǎn)，其它國(guó)家如果無(wú)法采購(gòu)EUV光刻機(jī)，那便失去了生產(chǎn)7nm，5nm等高端芯片的條件。

企業(yè)資金不足，沒(méi)有足夠的EUV光刻機(jī)產(chǎn)能，以及受規(guī)則限制等影響，都有可能導(dǎo)致買不到EUV光刻機(jī)。這促使很多光刻機(jī)廠商展開(kāi)更多的研究，就像日本光刻機(jī)廠商對(duì)高端芯片制造技術(shù)進(jìn)行了探索，計(jì)劃用NIL技術(shù)實(shí)現(xiàn)高端芯片的量產(chǎn)。

NIL也叫做納米壓印微影技術(shù)，原理很簡(jiǎn)單，把芯片線路圖提前印制在設(shè)備上，然后用“蓋章”的方式把芯片線路印制在晶圓中。

佳能似乎已經(jīng)掌握了15nm的NIL技術(shù)，預(yù)計(jì)在2025年實(shí)現(xiàn)5nm芯片的量產(chǎn)。

沒(méi)有EUV光刻機(jī)，照樣生產(chǎn)5nm芯片？相信這是很多人對(duì)佳能NIL技術(shù)設(shè)備的一種展望，當(dāng)然，這是建立在一些理論的基礎(chǔ)上。

從理論上來(lái)說(shuō)，NIL技術(shù)的確有可能實(shí)現(xiàn)納米級(jí)別的芯片印制，至于能否達(dá)到5nm，可能就需要等2025年才能進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證了。不過(guò)佳能進(jìn)行的這項(xiàng)技術(shù)探索有很大的前瞻性和創(chuàng)新意義。

傳統(tǒng)芯片制造產(chǎn)業(yè)中，除了使用EUV光刻機(jī)之外，沒(méi)有別的方式造出7nm，5nm等高端芯片。

這導(dǎo)致ASML占據(jù)中高端光刻機(jī)市場(chǎng)的壟斷地位，而且EUV光刻機(jī)含有大量的美國(guó)技術(shù)。美國(guó)按照自己的心意，隨意調(diào)整EUV光刻機(jī)的自由出貨狀態(tài)，讓一些國(guó)家市場(chǎng)買不到貨。

EUV光刻機(jī)對(duì)電力的消耗非常巨大，一臺(tái)設(shè)備平均每天耗電量高達(dá)3萬(wàn)度。

相比DUV光刻機(jī)，EUV光刻機(jī)的耗電量增長(zhǎng)了10倍。所以臺(tái)積電大量購(gòu)置EUV光刻機(jī)，對(duì)電力資源本身就是一種考驗(yàn)。而佳能的NIL技術(shù)設(shè)備，能耗大大降低，耗電量只有EUV光刻機(jī)的10%。

NIL技術(shù)能取代EUV光刻機(jī)嗎？

EUV光刻機(jī)在半導(dǎo)體制造業(yè)的地位非常高，人類經(jīng)歷了二三十年的研究，上百家科研機(jī)構(gòu)和各國(guó)頂級(jí)科技的加持，成功讓ASML造出了EUV光刻機(jī)。

想要用另一種方式實(shí)現(xiàn)5nm芯片制造，先不說(shuō)是如何做到的，如果是真的，佳能NIL技術(shù)能取代EUV光刻機(jī)嗎？或許不太可能，NIL技術(shù)的出現(xiàn)最多只是一個(gè)補(bǔ)充，無(wú)法完全取代EUV光刻機(jī)。

原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)榈燃涯芾肗IL技術(shù)造出5nm芯片時(shí)，最快也是2025年的事情了。到時(shí)候ASML交付市場(chǎng)客戶的EUV光刻機(jī)數(shù)量至少有四五百臺(tái)左右。

這么多的EUV光刻機(jī)足以遍布芯片制造商的生產(chǎn)線，該買的EUV光刻機(jī)都買的差不多了。一旦生產(chǎn)線飽和，很難容納新的設(shè)備進(jìn)入。

而且新設(shè)備需要調(diào)試，需要大量的時(shí)間進(jìn)行驗(yàn)證。一個(gè)是經(jīng)過(guò)工程師準(zhǔn)確調(diào)試，生產(chǎn)無(wú)誤的EUV光刻機(jī)，另一個(gè)是不知產(chǎn)能，性能水準(zhǔn)的新設(shè)備，芯片制造商會(huì)如何選擇一目了然。

當(dāng)然，作為補(bǔ)充的話，NIL設(shè)備的耗電量以及設(shè)備投資還是比較吸引人的。EUV光刻機(jī)太貴了，也不是所有國(guó)家都能買得到，因此NIL設(shè)備對(duì)一些無(wú)法采購(gòu)到EUV光刻機(jī)的制造商來(lái)說(shuō)，或許是一種解決方案。

寫(xiě)在最后

對(duì)于佳能這樣一臺(tái)設(shè)備，一旦成功量產(chǎn)，還能實(shí)現(xiàn)5nm芯片生產(chǎn)的話，有可能改變半導(dǎo)體制造業(yè)的格局。其官宣或在2025年量產(chǎn)可用于5nm芯片生產(chǎn)的設(shè)備，不過(guò)一切還需要靜觀其變，在此之前，國(guó)產(chǎn)也得繼續(xù)努力。