璞璘科技付运首部纳米压印机 似较28纳米国产光刻机顺利
发布 : 2025-8-13 来源 : 明报新闻网
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内地企业璞璘科技（杭州）有限公司（PRINANO）日前宣布，公司自主设计研发首部PL-SR系列喷墨步进式纳米压印机，已在8月1日顺利通过验收，并交付内地的特色工艺客户。这是内地首部半导体级纳米压印机交付客户。这次设备交付是该公司在业务拓展和市场渗透方面的里程碑，标志著该公司在高端半导体制造设备领域迈出了坚实的一步，亦是向纳米压印技术发明30周年致敬。
称「初步实现20纳米以下制程」
这个消息可说是重磅兼震撼，尤其是相对于上海微电子（SMEE）的28纳米制程国产光刻机「吹风」超过5年，仍然好像雾里看花，至今也未透露有没有通过验收和交付，与璞璘科技的新闻稿用字的「实牙实齿」，形成了强烈的对比。
不过，璞璘科技也未有透露很多重要数据，只是表示PL-SR系列喷墨步进式纳米压印机，配备了自主研发的模板面型控制系统、纳米压印胶喷墨演算法系统、喷墨列印材料匹配，并搭配了自主开发的软件控制系统，攻克了纳米压印胶的残馀层控制等关键技术难题，可以对应线宽在10纳米以下的纳米压印工艺。此外，PL-SR重复步进压印系统还可以满足模板拼接的需求，最小可以实现「20毫米 x 20毫米」的压印模板的均匀拼接，最终可以实现300毫米（12寸）晶圆级大面积的模板。目前，该款设备已初步完成记忆晶片的验证。
不过，璞璘科技网页上设备简介显示，PL-SR是至今唯一在国内已经初步实现20纳米以下制程的高端晶片纳米压印工艺研发设备。这与新闻稿所说的可以对应线宽在10纳米以下，看来有些矛盾，不知是否未有更新资料。
周郁等发明相关技术 非佳能首创
纳米压印（Nanoimprint Lithography, NIL）技术，可以应用于半导体制造过程当中最重要的「微影」（电路图转移）（Lithography）工序，被认为有潜力和现时最精密和主流的极紫外（EUV）光刻技术竞争。日本佳能集团（Canon）近几年在这方面大举投资，并在2023年10月13日宣布，推出已研发和测试多时的纳米压印技术半导体制造设备FPA-1200NZ2C，更加惹人关注。但原来，纳米压印技术并非由佳能发明，而是由美国工程院院士、美国普林斯顿大学约瑟夫·埃尔金讲座教授、中国科学院爱因斯坦讲座教授周郁（Stephen Y. Chou）在1995年发明。璞璘科技的共同创办人、董事长兼首席科学家葛海雄博士，早年在美国留学时，曾是周郁的学生，当时已参与纳米压印技术的早期研究。
到2003年，纳米压印作为一项微纳加工技术，被纳入国际半导体技术蓝图（ITRS）。2009年，从事纳米压印基础技术研发的美国公司Molecular Imprints（MII）曾经规划将这种技术应用来制造32纳米制程的逻辑晶片，但进展不及预期。据说是因为生产速度慢兼良率低，资金问题也成为掣肘。2014年，佳能收购了MII。但早在2004年，佳能已开始秘密研发纳米压印技术，只是一直秘而不宣。直至2014年收购MII，将它更名为Canon Nanotechnologies之后，才比较高调谈及纳米压印技术。之后，佳能曾经找来日本主要的记忆体生产商东芝（在2019年改名为铠侠Kioxia）合作，共同开发纳米压印技术。有说SK海力士在2023年已从佳能购买了纳米压印设备，正在进行生产3D NAND型快闪记忆体的测试。另外，三星电子亦有开发包括纳米压印技术在内的3至4种光刻机替代方案。
较适合制造记忆晶片
简单来说，喷墨式纳米压印技术是先将压印胶以极小的水滴般喷在晶圆表面，再将刻有晶片电路的掩膜（印章）压在压印胶上，来实现图形转移。然后，再通过加热或照射紫外光，令印上晶片电路图形的压印胶固化。纳米压印工序只是用来取代光刻工序，之后的蚀刻、离子注入、薄膜沉积等标准晶片制造工艺是完全相容，所以能够接入现有产业，不用完全推翻重来。不过，纳米压印技术的缺点是接触式技术，那些掩膜不够耐用。而且，在掩膜和压印胶脱离的过程中，压印胶可能会有残留，又或会沾上些少微尘。因此，纳米压印技术比较适合于生产每层电路图相近，以及容错较高的NAND型快闪记忆体，或DRAM记忆体也可以。由于处理器等逻辑晶片的电路图每层都有分别，故短期内难以使用纳米压印技术来生产。
对于璞璘科技向客户交付首部PL-SR系列喷墨步进式纳米压印机，笔者的感觉是审慎乐观。但亦要明白，它向客户交付纳米压印机，不等于客户即时用来生产晶片，可能需要相当时间的测试和试产。笔者认为，若在未来一年内，内地的记忆体生产商能够以该款纳米压印机生产出14纳米制程或以下的NAND型快闪记忆体或DRAM记忆体，已算很成功了。
称「初步实现20纳米以下制程」
这个消息可说是重磅兼震撼，尤其是相对于上海微电子（SMEE）的28纳米制程国产光刻机「吹风」超过5年，仍然好像雾里看花，至今也未透露有没有通过验收和交付，与璞璘科技的新闻稿用字的「实牙实齿」，形成了强烈的对比。
不过，璞璘科技也未有透露很多重要数据，只是表示PL-SR系列喷墨步进式纳米压印机，配备了自主研发的模板面型控制系统、纳米压印胶喷墨演算法系统、喷墨列印材料匹配，并搭配了自主开发的软件控制系统，攻克了纳米压印胶的残馀层控制等关键技术难题，可以对应线宽在10纳米以下的纳米压印工艺。此外，PL-SR重复步进压印系统还可以满足模板拼接的需求，最小可以实现「20毫米 x 20毫米」的压印模板的均匀拼接，最终可以实现300毫米（12寸）晶圆级大面积的模板。目前，该款设备已初步完成记忆晶片的验证。
不过，璞璘科技网页上设备简介显示，PL-SR是至今唯一在国内已经初步实现20纳米以下制程的高端晶片纳米压印工艺研发设备。这与新闻稿所说的可以对应线宽在10纳米以下，看来有些矛盾，不知是否未有更新资料。
周郁等发明相关技术 非佳能首创
纳米压印（Nanoimprint Lithography, NIL）技术，可以应用于半导体制造过程当中最重要的「微影」（电路图转移）（Lithography）工序，被认为有潜力和现时最精密和主流的极紫外（EUV）光刻技术竞争。日本佳能集团（Canon）近几年在这方面大举投资，并在2023年10月13日宣布，推出已研发和测试多时的纳米压印技术半导体制造设备FPA-1200NZ2C，更加惹人关注。但原来，纳米压印技术并非由佳能发明，而是由美国工程院院士、美国普林斯顿大学约瑟夫·埃尔金讲座教授、中国科学院爱因斯坦讲座教授周郁（Stephen Y. Chou）在1995年发明。璞璘科技的共同创办人、董事长兼首席科学家葛海雄博士，早年在美国留学时，曾是周郁的学生，当时已参与纳米压印技术的早期研究。
到2003年，纳米压印作为一项微纳加工技术，被纳入国际半导体技术蓝图（ITRS）。2009年，从事纳米压印基础技术研发的美国公司Molecular Imprints（MII）曾经规划将这种技术应用来制造32纳米制程的逻辑晶片，但进展不及预期。据说是因为生产速度慢兼良率低，资金问题也成为掣肘。2014年，佳能收购了MII。但早在2004年，佳能已开始秘密研发纳米压印技术，只是一直秘而不宣。直至2014年收购MII，将它更名为Canon Nanotechnologies之后，才比较高调谈及纳米压印技术。之后，佳能曾经找来日本主要的记忆体生产商东芝（在2019年改名为铠侠Kioxia）合作，共同开发纳米压印技术。有说SK海力士在2023年已从佳能购买了纳米压印设备，正在进行生产3D NAND型快闪记忆体的测试。另外，三星电子亦有开发包括纳米压印技术在内的3至4种光刻机替代方案。
较适合制造记忆晶片
简单来说，喷墨式纳米压印技术是先将压印胶以极小的水滴般喷在晶圆表面，再将刻有晶片电路的掩膜（印章）压在压印胶上，来实现图形转移。然后，再通过加热或照射紫外光，令印上晶片电路图形的压印胶固化。纳米压印工序只是用来取代光刻工序，之后的蚀刻、离子注入、薄膜沉积等标准晶片制造工艺是完全相容，所以能够接入现有产业，不用完全推翻重来。不过，纳米压印技术的缺点是接触式技术，那些掩膜不够耐用。而且，在掩膜和压印胶脱离的过程中，压印胶可能会有残留，又或会沾上些少微尘。因此，纳米压印技术比较适合于生产每层电路图相近，以及容错较高的NAND型快闪记忆体，或DRAM记忆体也可以。由于处理器等逻辑晶片的电路图每层都有分别，故短期内难以使用纳米压印技术来生产。
对于璞璘科技向客户交付首部PL-SR系列喷墨步进式纳米压印机，笔者的感觉是审慎乐观。但亦要明白，它向客户交付纳米压印机，不等于客户即时用来生产晶片，可能需要相当时间的测试和试产。笔者认为，若在未来一年内，内地的记忆体生产商能够以该款纳米压印机生产出14纳米制程或以下的NAND型快闪记忆体或DRAM记忆体，已算很成功了。