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铠侠、佳能推动纳米压印的应用

高端半导体绘制电路时必须要用"光刻技术",日本企业从中看到了机遇。铠侠、佳能和日本印刷将在2025年将“纳米压印”投入实际使用。

预计部分工序将不再必要,资本投资将达到数百亿日元,目标工序的制造成本降低多达40%。之前被剥夺了光刻领域份额的日本,很有可能再次增加存在感。iC9esmc

这三家公司自 2017 年以来一直在铠侠所在的四日市工厂(三重县四日市)运行纳米压印设备,并在最近为实用化加紧技术适配。该公司工艺技术开发第二部总经理河野拓哉说:“我们已经解决了基本的技术问题,并开始考虑量产。”iC9esmc

在作为半导体基板的硅晶片上形成电路需要光刻工序,常通过形成电路设计图原版(掩模)并将光照射到晶片上,以转移二维电路图案。 在形成复杂的电路时,用各种掩模多次转移,逐渐形成所需的形状。iC9esmc

一方面,纳米压印通过照射光,同时将形成三维图案的掩膜压在晶圆感光材料的液体树脂上,以转移图案。用于数据存储的NAND闪存具有存储元件三维堆叠的复杂结构。目前线宽相当于15纳米,但未来三家公司都将进一步小型作为目标。iC9esmc

佳能是半导体制造设备商,在纳米压印方面,还设想将纳米压印扩展到逻辑半导体,该逻辑半导体可以处理临时记录数据的DRAM和PC的CPU等。这个想法是为了适配广大半导体制造商。未来,纳米压印预计将应用于智能手机CPU等先进半导体中。iC9esmc

同时,铠侠的目标是将纳米压印技术引入其闪存生产线。将来,它可能会用于研究比 15 纳米更精密的半导体。iC9esmc

纳米压印也引起了海外半导体制造商的注意,但由于需要广泛的技术,如设备和材料,这一方面日本目前领先。如果投入实际使用,将是世界首创。iC9esmc

尖端半导体使用一种称为EUV的技术进行光刻,世界上只有荷兰的ASML可以生产。该设备价格昂贵,每台约200亿日元(约合11亿人民币),并且需要专用的检测设备和大量的电力。纳米压印将减少一些昂贵的设备,预计大型工厂的安装投资将减少数百亿日元。iC9esmc

今年3月,英特尔宣布将投资200亿美元在亚利桑那州建设工厂。全球最大的半导体生产公司台积电也计划以120亿美元在该州建设工厂。万亿日元的巨额资金投入成了各大半导体公司的瓶颈。iC9esmc

由于纳米压印可以省去一部分昂贵的光刻工艺,与EUV相比,该工艺的制造成本可以降低40%,功耗可以降低90%。iC9esmc

在电价高于其他国家的日本,以及电力短缺严重的国家或地区,纳米压印很容易引入,也可以满足半导体制造商寻求减少二氧化碳排放的需求,因为投资者现在呼吁在制造阶段减少二氧化碳排放。iC9esmc

20年下半年出现的全球半导体短缺问题日益严重,半导体制造商投资增加产量的意愿日益高涨。由于目前大多数供应不足的半导体都可以利用纳米压印,因此有望在生产各种半导体方面提供支持。iC9esmc

但要想全面铺开,也存在问题。其中之一是细尘的影响。由于纳米压印直接将掩模压在晶圆上,因此灰尘附着导致的不良品率增加。为了减少制造过程中的粉尘产生,有必要与设备和材料制造商合作进行改进。iC9esmc

日本卷土重来的一种方式iC9esmc

建设先进半导体新工厂需要数千亿至万亿日元的投资。如果能够在制造过程中使用纳米压印,可以减少数百亿日元的资本投资和运行成本,对于资金和成本优势落后于世界领先企业的日本半导体产业来说,可能是卷土重来的一种方式。iC9esmc

日本在半导体全球市场的份额不到一成。在半导体方面,线宽小于40纳米的半导体已外包给台积电等海外制造商。正如日本企业以公私合营方式,吸引台积电在熊本县新建工厂一样,有能力投资的参与者不多。iC9esmc

美国半导体工业协会(SIA)编制的一项调查表明,中韩、日美之间运营一家内存工厂的成本相差20-40%。这是因为政府有很多补贴和优惠政策,而且电力和劳动力成本比日本便宜。纳米压印的出现有助于提高竞争力水平。iC9esmc

在制造设备方面,日本拥有约30%的全球市场份额,但10纳米以下线程的EUV由ASML垄断。纳米压印也有可能在这方面闯出天地。iC9esmc

大日本印刷株式会社的负责人说:“我们终于达到了技术突破,来自半导体制造商的问询数量正在增加。”虽然在实际使用上还存在问题,但市场对源自日本的制造技术的期望很高。iC9esmc

责编:Elaine
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