据彭博社报道，佳能公司正计划将其新的基于“纳米压印”技术的芯片制造设备的价格定为ASML的EUV光刻机的1/10。由于该设备可以用于制造5nm尖端制程芯片，且不是基于光学技术，或将成为中国绕过美国限制来制造尖端制程芯片的可行方案。但是，佳能首席执行官三井藤夫在采访中表示，该设备无法出口到中国。


尖端制程严重依赖EUV光刻机

总部位于荷兰的ASML是目前全球最大的光刻机厂商，同时也是全球唯一的极紫外光刻设备供应商。EUV光刻机是目前世界上最先进的芯片制造设备，每台成本高达数亿美元。

虽然目前在光刻机市场，还有尼康和佳能这两大供应商，但是这两家厂商的产品主要都是被用于成熟制程芯片的制造，全球市场份额仅有10%左右，ASML一家占据了90%的市场份额，并垄断了尖端的EUV光刻机的供应。

目前7nm以下的先进制程芯片的大规模生产主要都是依赖于ASML的EUV光刻机，但只有少数现金充裕的公司才有能力投资购买这些EUV光刻机。

即便如此，EUV光刻机仍因为其在尖端芯片制造供应链中的关键地位而一直受到出口管制审查。多年前，美国就有向其盟友——荷兰施压，要求其限制EUV设备出口到中国。今年6月30日，荷兰政府正式出台了新的半导体出口管制措施，ASML被禁止向中国客户出口EUV系统以及先进的浸没式DUV系统。

这也意味着中国想要突破到5nm，甚至更尖端的制程工艺将会面临极大的困难。


绕过EUV，佳能纳米压印技术可量产5nm

今年10月中旬，佳能公司宣布开始销售基于“纳米压印”（Nanoprinted lithography，NIL）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的传统光刻技术的方案，可以制造5nm芯片。

此前佳能一直专注于制造不太先进光刻机产品。直到2014年，佳能收购了Molecular Imprints股份有限公司，开始押注纳米压印技术。近十年来，佳能一直在与日本光罩等半导体零组件制造商大日本印刷株式会社（DNP）和存储器芯片制造商铠侠（Kioxia）合作研发纳米压印工艺。该技术可以不使用EUV光刻机，就能使制程技术推进到5nm。

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，尽管纳米压印技术的芯片制造速度要比传统光刻方式慢，但铠侠在2021年就曾表示，纳米压印技术可大幅减少耗能，并降低设备成本。原因在于纳米压印技术的制程较为简单，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%。

佳能首席执行官三井藤夫在最新的采访中表示，这项新的纳米压印技术将为小型半导体制造商生产先进芯片开辟一条道路。“价格将比ASML的EUV光刻机低一位数（即仅有10%）”这位88岁的老人上一次退出日常运营是在2016年，现在是他第三次担任佳能公司总裁。他补充说，佳能尚未做出最终定价决定。

另外，纳米压印设备还可以使得芯片制造商降低对于ASML的EUV光刻机的依赖，使得台积电、三星等晶圆代工厂可以有第二个路线选择，可以更灵活的为客户生产小批量芯片。甚至，芯片设计厂商可以不依赖于晶圆代工厂来自己生产小批量的芯片。

据了解，佳能目前正在日本东京北部的宇都宫建造20年来第一家新的光刻设备工厂，将于2025年上线。

对于纳米压印技术市场前景，三井藤夫说：“我不认为纳米压印技术会超过EUV，但我相信这将创造新的机会和需求。我们已经接到了很多客户的咨询。”


当前阶段NIL技术面临着多重挑战

尽管佳能NIL技术带来了Hardware世界的新曙光，但我们也要清醒看到这项技术目前还存在一定的不完美之处。具体来说，主要体现在以下几个方面：

首先，NIL技术在制造出极高精度“印章”时仍面临困难。目前，制作出足以生产5nm芯片的印章，依然需要依靠最先进的EUV光刻技术支持。

这对于佳能等新进入者形成一定门槛。

其次，NIL技术生产线的稳定性和良率也有待提高。

此前业内一些公司在应用NIL技术时曾遇到过产量不稳定，良品率较低的问题。佳能是否能够解决这一痛点，需持续验证。

最后，NIL技术也面临与其他制程设备和流程的衔接问题。

毕竟，芯片制造是一个需要各个环节密切配合的复杂体系。so far，佳能在这方面的经验还较为不足。

NIL技术作为一项较新的制造技术，其工业化生产过程中还存在诸多不确定性。

业内对其应用前景仍持观望态度为宜。佳能等企业还需持续研发，才能让这项技术发挥应有的颠覆性作用。


关于佳能纳米压印的一些疑问

纳米压印技术真的能实现5nm工艺吗？

可以，但是要在特定的环境和特定的工艺中。

纳米压印技术能够替代DUV甚至EUV技术吗？

可能性不大。半导体技术的导入不仅仅是个技术问题，更是经济问题。纳米压印在简单的 3D 微纳米结构图形的批量处理上有优势，在多层套刻缺陷控制方面难度很大，替代光刻做集成电路还有很大的距离，尤其在先端工艺中，目前不可能替代EUV。

而且纳米压印的母版主要采用电子束光刻和其他光刻工艺制造，纳米压印与其他光刻技术是相辅相成的。

纳米压印目前正在尝试在半导体制造的某些工艺环节中替代传统光刻，实际导入时间点还得看产业链协作。

佳能的纳米压印设备会进入中国市场吗？

目前不能。今年7月起，日本开始实施限制23项半导体制造设备的出口，限制销售设备和原材料覆盖了28-45nm制程。佳能的纳米压印设备在限制范围内。

佳能的纳米压印目前用在哪些领域，应用前景如何？

佳能对外发布的纳米压印发展战略中指出，在用纳米压印半导体制造设备准备3D NAND量产的同时，将其应用扩展到DRAM、逻辑、微光学元件等领域。


佳能的纳米压印技术将对业界带来哪些影响？

有专家表示，佳能纳米压印光刻设备的商业化，是纳米压印技术产业化历程中具有里程碑意义的事件。作为半导体领域巨头，佳能的影响力将引领和加速纳米压印技术的宣传推广和应用拓展。

纳米压印技术的关注度越来越高，业内玩家们已经感受到了热度和压力。材料，工艺，设备的产业链协同创新，大消费级场景中的应用爆发点发掘，上下游磨合的信任机制建立，是目前纳米压印技术实现应用突破的重要工作。