「浸润式光刻之父」林本坚：限制台积电对中国晶圆代工厂有利

浸没式光刻创新的台积电前研发副总裁林本坚告诉 digitimes，他已经预见到 2022 年有晶圆代工厂可以利用 DUV 设备实现 7 纳米，就像台积电一样。不过，他表示，用 DUV 设备制作 5 纳米芯片至少需要四次构图，这一过程耗时且成本高，而且由于自对准困难，影响良率和速度。

华为在其旗舰智能手机中采用的麒麟 9000s 的成就引起了全球关注，展示了中国对半导体自给自足的强烈雄心，并暗示未来有望向尖端技术迈进。

林本坚表示，28 纳米平台不涉及沉浸式 DUV 设备上的多重图案化，使其成为最具成本效益的芯片制造工艺。然而，他表示，对于 28 纳米及以下工艺，需要两次、三次或多次图案化，这使得它们既耗时又昂贵。例如，能够以每小时 250 片晶圆速度进行单次曝光的设备，可以以一半的速度进行两次曝光，等等。

另一个挑战是多次曝光中精确对准的必要性，即将第二次和后续曝光与第一次曝光对准，因为轻微的未对准可能会影响速度和产量。林本坚表示，从理论上讲，沉浸式 DUV 技术最多可以实现六重图案，但这只是时间、成本以及人们愿意接受的不断增加的错位风险的问题，并补充说，即使是 EUV 设备也有局限性。

在芯片禁令之前，美国并没有限制台积电为中国客户代工。中国本土代工企业在每一代工艺上都难以与台积电竞争，因产量较低而不断失败，从而阻碍了它们的进步。然而，芯片禁令之后，中国的代工厂可以替代台积电为中国客户生产芯片，并且随着产量的扩大，这些代工厂可以加快他们的学习曲线。

然而，考虑到潜在的过高成本，持续减小晶体管尺寸并不是最佳选择。相反，人们显著转向投资替代方法，以提高计算速度、降低功耗和最小化尺寸，而不是仅仅关注不断的小型化。先进封装就是其中一种方法，在这种公开竞争中，重点在于成为第一个创新和获得专利的人。

林本坚说，半导体设备不仅涉及光刻，还涉及许多工序。对于任何一个国家来说，拥有所有必要的能力都是一项挑战。美国在半导体设备和 IC 设计方面处于全球领先地位，应该利用这一优势来保持领先地位，而不是支持可能缺乏比较优势的产业。

NIL 和 EUV 的光刻竞赛

在半导体制造中，光刻是关键工艺。它涉及将电路图案转移到硅晶圆上，这是创建集成电路 (IC) 的基础步骤。目前处于该行业前沿的两种最先进的光刻技术是极紫外（EUV）和纳米压印光刻（NIL）。

纳米压印光刻（NIL）和极紫外光刻（EUV）是半导体制造中使用的两种技术，每种技术都有优点和挑战。下面进行对比分析。

极紫外光刻 (EUV)

技术概述：EUV 光刻采用高度复杂的工艺，使用极紫外光（波长约为 13.5 nm）在硅晶圆上蚀刻出精美的图案。这项技术是对使用深紫外光的传统光刻技术的一次飞跃。

优点：EUV 的主要优点是其无与伦比的分辨率，可以生产更小、更复杂的 IC。随着行业向更小的节点尺寸（尤其是 5 纳米及以下）发展，这一点至关重要。EUV 可实现更高的电路密度，有助于提高芯片的性能和能效。

挑战和限制：向 EUV 的过渡面临着重大的技术和财务困难。EUV 机器（例如 ASML 生产的机器）的开发成本极高且复杂。此外，EUV 需要高度纯化的材料和受控环境，以尽量减少空气或污染物对光子的吸收。该技术还面临吞吐量限制，因为 EUV 工艺通常比深紫外工艺慢。

纳米压印光刻（NIL）

技术概述：NIL 是光刻的一种形式，它使用模具或印模将图案物理压印到基材上。这种方法类似于传统的印刷技术，但是是纳米级的。

优点：与 EUV 相比，NIL 的主要优点在于其简单性和成本效益。它无需复杂的光源或光学器件即可实现高分辨率图案。NIL 对于需要大面积图案化的应用尤其有前景，例如先进的传感器和显示技术。

挑战和限制：NIL 的主要挑战是大面积的缺陷率和均匀性。压印工艺的物理性质使其容易受到颗粒污染或模具缺陷造成的缺陷的影响。在压印过程中保持整个晶圆的压力和温度均匀是一项重大挑战。

分辨率和精度方面对比，虽然这两种技术都旨在突破小型化的界限，但 EUV 目前在分辨率方面处于领先地位，并且更适合最先进的逻辑和存储设备。

吞吐量和成本方面对比，NIL 以较低的成本提供潜在的更高吞吐量，使其成为特定半导体应用的有吸引力的选择，特别是那些不需要 EUV 极端小型化能力的应用。

应用适用性方面对比，EUV 有助于高端、尖端半导体制造，特别是 CPU 和 GPU。另一方面，NIL 在 IC 的不太关键层以及光子学和生物芯片等专业应用中找到了自己的利基。

EUV 和 NIL 之间的竞争并不是直接的竞争，而是技术的互补，每种技术都服务于独特的半导体细分市场。随着行业的进步，我们可能会看到这两种技术的进步，有可能导致混合方法或完全创新。EUV 和 NIL 之间的选择将取决于具体的应用要求、成本限制和技术进步。随着半导体行业的不断发展，对于这个充满活力的领域的制造商、技术人员和利益相关者来说，跟上这些发展至关重要。