在大部分人的认知中,想要生产7nm,5nm这类高端芯片,必须使用EUV光刻机。通过极紫外光对晶圆进行曝光处理,把芯片电路图刻制的晶圆当中。
芯片制程越高,对光刻机的要求也越大。但有没有想过不用EUV光刻机也能造5nm芯片?关于这一点,日本企业开发了新工艺,或能变成现实。如果新工艺大获成功,意味着什么?
日本巨头开发新型半导体工艺
当下的半导体发展模式延续了几十年,从设计到制造,再到封装等等一系列的环节都已经取得完善的产业链。很多相应的技术也是基于这类的模式而诞生,为芯片产业提供基础保障。
比如使用EUV光刻机造5nm芯片,成为了行业发展的共识。即便不是5nm,要想生产14nm,28nm等等工艺制程的芯片,也要用上光刻机。
然而打破这项共识的是,日本巨头铠侠开发了新型半导体工艺,采用新的生产技术实现芯片量产。这是怎样的工艺技术呢?
根据媒体报道,存储巨头日本铠侠公司在2017年时,就开始探索新工艺,与半导体设备厂商佳能,光罩制造商DNP进行合作。专门研发一项纳米压印微影技术(NIL),目前铠侠已经掌握了15nm的芯片量产技术,并正在尝试研发15nm以下的量产工艺,目标直指5nm。
铠侠的这项NIL技术意义重大,放眼全球半导体行业,一直遵循传统的工艺制造方法。历经几十年的研发和投入不计其数的资源,终于完成了一整套制造流程,解决各种芯片生产中的难题。
最重要的是,在这套流程下生产制造出7nm,5nm等高端工艺。这足以证明,这套工艺流程是没有问题的。而这时候铠侠开发出新工艺,无疑将打破现有的芯片制造流程,如果证实了这套新工艺的可行性,恐怕半导体行业会出现新的市场格局。
其中有一项验证就是,不用EUV光刻机是否也能造出高端5nm芯片。
不用EUV也能造5nm芯片吗?
半导体行业的发展基本上达到一个瓶颈,摩尔定律肯定会失效,芯片的物理极限想要打破变得更加困难。未来几十年的芯片制造行业,或许真的芯片新工艺去开创市场环境。
但前提是能够超越现有的生产制造流程,做得比现在的芯片制造模式还要好。所以业内会比较关注一个问题,那就是依靠铠侠的NIL新工艺,可以不用EUV光刻机也能造5nm芯片吗?
相信这也是比较多人关心的话题,首先对比NIL技术和EUV极紫外光技术,NIL可以带来更低幅度降低能耗,减少生产设备的成本。一台EUV光刻机造价1.2亿美元,这样的价格是非常昂贵的,内含10万个零部件生产难度也非常大。
而NIL技术的运用可以减少40%的设备投资成本,并降低10%的耗电量。
其次NIL电路精细程度可和5nm相媲美,达到和极紫外光几乎一致的精密程度。
其实从原理上来看,纳米压印微影和极紫外光其实是有共同之处的,都是把晶体管电路以类似照片冲洗印刷的方式,曝光在硅片晶圆上。最终把晶圆分割成一块块指甲盖大小的芯片,进行后续的生产流程。
所以大致可以判断,NIL和EUV技术是能够形成一定替代关系,从理论来说,采用NIL技术后,不用EUV也能造5nm芯片或许真能变成现实。
如果新工艺大获成功,意味着什么?
铠侠等厂商研发的NIL技术可能要刷新对半导体行业的认知了,一般情况下,芯片制造商都必须通过EUV光刻机才能生产出高端芯片。可结果铠侠研发的新技术有可能打破这一规律。一旦新工艺大获成功,意味着什么?
首先是冲击ASML的市场地位。
恐怕ASML也没料到,一切都来得如此之快。ASML引以为傲的就是EUV光刻机了,因为只有ASML能生产这台设备,所以奠定了其垄断高端光刻机的市场地位。万一将来不用EUV光刻机也能够生产出高端芯片,可以预料到会冲击ASML的市场地位。
试想一下,一个价格,能耗和成本都更低的设备,同样可以造出5nm芯片,各方企业肯定会选择入手。放弃价格昂贵,能耗超高的EUV光刻机。没有了EUV光刻机这张王牌,ASML还能维持现在的地位吗?答案不言而喻。
其次改变现有的半导体生产模式,提供下一个芯片时代的新思路。
摩尔定律即将走到尽头已经是业内公认的事实,想要突破3nm以下的制程工艺,仅凭现有的材料和技术可能还无法做到。或许需要挖掘更多的未来出路,其中发展新工艺,新材料是有一定必要的。
而NIL技术或许就是其中一条出路,如果可行的话,将改变现有的半导体生产模式。提供下一个芯片时代发展的新思路。
总结
芯片行业发展至今攻克了非常多的困难,在一定程度上进行新的尝试未必不可行。科技的进步就是在不断探索中前行,铠侠如果真能攻克至5nm的话,恐怕半导体行业将迎来新的时代。到时候ASML该何去何从,就看他自己了。
你认为铠侠的NIL技术可行吗?
撰文:头条号 @趣味科技秀