「佳能牌」光刻机，值得期待吗？

又是一次炒作？

上周五，佳能公司发布新闻稿称，将正式开始销售芯片生产设备 FPA-1200NZ2C，这种光刻设备采用了纳米压印技术（Nano-imprint Lithography，NIL），能够规模制造5nm芯片。

图 | 佳能FPA-1200NZ2C

注意看关键词——可以制造5nm芯片的光刻机。

消息一出，不少人号称这种光刻机已经达到了EUV光刻机的水平，甚至将颠覆行业巨头ASML！

论实力，佳能也曾是光刻机领域头部玩家之一，搞点黑科技也并不奇怪，那么NIL技术真的可以媲美EUV光刻吗？

押注NIL工艺，一次无奈选择

在介绍NIL技术前，让我们先回顾一下AMSL的成长史。

之所以AMSL能默默无闻的小公司成长为光刻机领域的霸主，首先是押注了浸没式光刻技术，成功弯道超车打败了当时最流行的干式光刻技术。其次，ASML得到了来自台积电、IBM等科技巨头的资金、技术相助，最终才能量产出极度复杂的光刻机。

而整个ASML发展史的背后，存在一条“美日半导体竞争”的暗线。

在加入了由美国政府牵头的EUV LLC联盟后，ASML成功取代尼康，成为唯一一家参与研发EUV技术的外国成员。在此之后，尼康和佳能彻底与高端光刻机市场无缘。

不过，并不是所有半导体制造都需要高端的EUV设备。同时，由于EUV设备价格昂贵、生产难度高，付完款还等着排队发货，因此业内都希望能有ASML光刻机的“平替品”。

在这种情况下，佳能和尼康的光刻机走到了台前。

虽然两者目前只能在低端市场出货，但在多年苦心努力经营下，两者如今还是研究出绕开EUV光刻机的方法。其中，尼康目前在浸入式光刻机领域推出分辨率不错的产品，而佳能更是直接押注了NIL工艺，用物理方法代替光刻技术。

所谓NIL，就是在模板上设计并制造好电子回路图案，通过像盖章一样的压印技术，转移到涂有刻胶的硅基板上，再通过刻胶固化使模板脱落，从而完成整个完整的电路回路。

图源 | 果壳硬科技

用盖章来比喻，印章就是模板，而橡皮泥就是硅基板，只要设计好印章，自然能得到想要的图案。

1995年，华裔科学家周郁教授首次提出纳米压印概念，从此揭开了NIL技术的研究序幕。

经过20多年的发展，NIL在晶圆级光学系统的制作中得到了广泛应用。

到了2014年，佳能收购了一家名为MII的美国纳米压印基础技术研发公司，从而开始了十多年的研究之路。

从介绍来看，NIL技术完全依赖物理特性，基于机械复制，不受光衍射现象的限制。因此只要能设计出电路图案，完全可以实现低于5nm的分辨率。

据佳能介绍，佳能NIL技术已经可以实现最小实际线宽14nm的电路图案，类比我们熟知的5nm工艺，而随着技术进一步改进，最小有望实现10nm的电路图案，也就是2nm工艺。

因此目前搭载最新NIL技术的FPA-1200NZ2C，自然成了外界口中媲美ASML的“5nm光刻机”。

事实上，佳能的NIL光刻机已经得到了下游客户的验证，包括日系存储公司铠侠在内，已经将NIL技术运用在15nm NAND闪存器上，并计划在2025年推出应用NIL技术的5nm芯片。

图 | NIL技术

而NIL光刻机另一个优点，就是省去复杂的照明系统，因此功耗非常低，对比DUV、EUV光刻机，有非常明显的价格优势。

这么看，佳能似乎真的有机会打破ASML在5nm高端芯片的垄断了吗？

NIL光刻机要火，再等等吧

作为EUV光刻机的替代方案，佳能NIL技术似乎是个不错的思路。

但若是抛开市场谈论产品，自然是欠缺考虑的。

在半导体制造中，5nm工艺定义为继7nm节点之后的MOSFET技术节点。自2019年起由台积电和三星电子开始有限风险生产后，在2020年左右开始批量生产。

如今三年时间过去，4nm、3nm已经替代5nm成为业内最先进的制程工艺，但作为先进制程之一，5nm工艺仍然是汽车芯片、高性能计算芯片、芯片等细分领域的主流工艺，而5nm工艺的手机SoC同样持续出货中，这就需要芯片生产厂商能保证产能问题。

但从佳能给出的数据来看，每台FPA-1200NZ每小时能生产124片晶圆。作为对比，一台ASML的光刻机每小时大约能处理275块晶圆，最顶配的DUV光刻机甚至能达到每小时300+片的产能。

对于光刻机这种稀有货而言，客户自然希望出货量越多，然而佳能的光刻机目前还难以达到ASML的水平。

当然为了提高产能，佳能也尝试通过同时压印多个区域的方法提高晶圆产量。但这种做法会牺牲一定的精确性和质量。然而NIL技术本身就对压印的成像精度有极高的要求，稍有偏差就会影响整块晶圆。

因此对于主流芯片来说，采用NIL技术还是存在一定的风险。

有专业人士指出，NIL技术可能更适应于NAND这种3D堆叠的闪存芯片，不一定适用于所有芯片。而目前来看，对佳能NIL光刻机更加适合对工艺要求稍低的半导体产品。

图 | NIL技术可应用领域

而除了产能偏低以外，客户在购买NIL光刻机后还要考虑与之相关的设备和材料等问题，在真正形成规模前，这些细节都是无法忽视的问题。

总之，NIL光刻机是目前EUV光刻机很好的替代方案，但离完全替代还差得很远。

光刻机市场会发生变化吗？

虽然NIL光刻机还替代不了EUV光刻机，但对于ASML也算是一种冲击。

从市场规模来看，高端光刻机份额一直都被ASML独占，尼康出货少部分ArF dry光刻机，而佳能则完全集中在低端半导体市场，其中，中国市场又贡献了绝大多数订单。

在推出5nm光刻机后，佳能也随之进入先进制程领域，势必是瞄准了ASML独享的这块蛋糕。但从出货量来看，ASML已经占据近80%的份额，并且早早开始了2nm工艺的布局。

另一方面，在复杂从国际形势下，NIL光刻机能否进入中国市场还是一个未知数。

如果佳能不能与合作伙伴拿出现象级产品，ASML的垄断还会持续下去。

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