在当今科技领域,晶片扮演着至关重要的角色,从人工智慧加速器到智慧型手机,无一不需要仰赖精密的晶片技术。而要制造出这些尖端晶片,就不得不提到 ASML(艾司摩尔)及其独步全球的极紫外光(EUV)曝光技术。然而,面对 ASML 的技术垄断,佳能正试图以奈米压印(NIL)技术开闢另一条道路。

ASML 的 EUV 曝光机堪称工程奇蹟,其运作方式极为複杂。首先,设备会向真空室喷射每秒 5 万滴熔融锡珠。接着,每一滴锡珠会受到两次雷射的冲击:第一次较弱的雷射脉冲将锡珠压扁成微型薄饼,第二次强大的雷射则将其汽化。这个过程会将锡滴转化为高温电浆,温度高达 22 万摄氏度,约为太阳表面温度的 40 倍,并发射出极短波长的 EUV 光。

这些 EUV 光线经过多层超平滑镜面的反射,聚焦于载有晶片电路蓝图的光罩上,最终将设计图案蚀刻到涂有感光化学物质的硅晶圆上。透过这种方式,ASML 的设备得以在晶圆上制造出极其精细的电路结构,实现先进晶片的量产。

目前,台积电、三星和英特尔等晶片制造巨头都高度依赖 ASML 的 EUV 曝光机,以生产 7 奈米及更先进制程的晶片。ASML 在曝光机市场上佔据绝对领先地位,即便在较成熟的制程(14 奈米及以上)领域,其市佔率也超过 90%。

佳能的奈米压印微影NIL技术另闢蹊径

面对 ASML 在 EUV 曝光领域的领先地位,曾经的曝光机巨头佳能选择了另一条道路:奈米压印微影(NIL)技术。NIL 技术的原理类似于印刷机,将电路模板直接压印到晶圆上。理论上,NIL 技术能够以奈米级精度、低成本和小体积挑战 EUV 曝光。

NIL 的流程包括使用电子束刻制母版、滴注液态树脂、以及使用紫外光固化等步骤。佳能声称,其 NIL 设备的成本比 EUV 曝光机低 40%,但 NIL 技术也面临着一些挑战,例如缺陷控制(模板上的微粒可能导致整片晶圆报废)、层间对準精度(需要奈米级的对齐),以及生产效率(目前每小时 110 片,仅为 EUV 曝光的 60%)。

儘管面临挑战,NIL 技术在储存晶片和手机萤幕等领域已经取得了一些突破。佳能光学部门负责人岩本和纪认为,NIL 可以与 EUV 曝光互补,在非精密环节降低成本。随着技术的进步,这种颠覆性的工艺或许能够催生更快、更节能的人工智慧晶片。

总而言之,ASML 的 EUV 曝光技术是当前晶片制造的核心,而佳能的奈米压印微影技术则代表着一种潜在的替代方案。这两种技术的发展都将对未来的晶片产业产生深远的影响。