想要制作出一枚芯片，必須要有一臺***。但美國跟荷蘭和日本聯(lián)手，對中國的光刻產(chǎn)品進(jìn)行了限制，這對我國的芯片工業(yè)，打擊非常大。

期待美國不再對我國實施制裁，這顯然是不現(xiàn)實的。所以，我們唯一能做的，就是爭取在技術(shù)上取得突破。

納米壓印是微納工藝中最具發(fā)展?jié)摿Φ牡谌饪坦に?，是最有希望取代極紫外光的新一代工藝。最近，海力士公司從佳能購買了一套奈米壓印機(jī)，進(jìn)行了大規(guī)模生產(chǎn)，并取得了不錯的效果。

另外一家記憶體巨擘三星，為應(yīng)對多模式制程帶來的高成本，除了引入 EUV***外，已發(fā)展出3-4種制程方法，其中就有納米壓印。

什么是納米壓印技術(shù)？

在我們的日常生活中，芯片是必不可少的，無論是移動電話、計算機(jī)、電視機(jī)還是電冰箱，它都是用來工作的。隨著生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，我們對芯片的要求也就更高，對于芯片的制造技術(shù)的突破也就越需要。

近幾十年來，隨著深紫外和極紫外***的出現(xiàn)，到現(xiàn)在為止工業(yè)正在朝著奈米的極限前進(jìn)，而現(xiàn)在工業(yè)所倚重的光刻技術(shù)也有它的限制。

目前光學(xué)光刻技術(shù)采用的是2 D圖形的方法，這對設(shè)計的版面造成了很大的制約。并且因為精度的限制，必須使用多次曝光技術(shù)，才能暴露出更加精確的晶片線路。

此外，目前光刻技術(shù)主要是通過縮短光源的波長來提升光刻的分辨率，光刻光源波長變短，導(dǎo)致光刻裝備研發(fā)的困難與成本呈幾何倍數(shù)增加，與近25年來發(fā)展的規(guī)模效應(yīng)不相符。鑒于光學(xué)光刻工藝的局限性，將目光投向了納米壓印光刻工藝。

20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了納米壓印技術(shù)，其基本原理是利用納米圖形模板壓在聚合物上進(jìn)行模壓成型，實現(xiàn)納米圖形的加工。這種方法對光學(xué)系統(tǒng)的分辨能力沒有很大的影響，可以突破光的衍射極限。

與傳統(tǒng)的掩膜光刻技術(shù)相比，納米壓印技術(shù)既可以實現(xiàn)平面2 D結(jié)構(gòu)的制備，又可以實現(xiàn)準(zhǔn)3D結(jié)構(gòu)的精確控制，為器件的設(shè)計與性能調(diào)節(jié)提供了更多的自由度。

最早的奈米壓印，是用一塊小面積的扁平版面，一次又一次的逐級壓印。微納光學(xué)和光電產(chǎn)業(yè)對大尺寸器件的應(yīng)用要求日益清晰，研究大尺寸、高精度、高精度、高精度、高精度的加工技術(shù)已成為必然。

其中，高分子材料種類多、功能多、可量身定做等特點(diǎn)，可以在微納光學(xué)和光電領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。同時，納米壓印技術(shù)可以快速、低成本地實現(xiàn)各種高分子材料的可控構(gòu)筑，是實現(xiàn)大面積圖案化的重要手段。

隨著納米壓印圖形化效率與模板加工能力的持續(xù)擴(kuò)大，各類大面積納米壓印技術(shù)也在不斷被開發(fā)出來。已逐漸從利用大面積模板進(jìn)行平板對平板納米壓印，發(fā)展為卷對平板、卷對卷形式的連續(xù)納米壓印。

因其生產(chǎn)要求的不同，其生產(chǎn)要素如壓印材料、制版方法、施壓方法等亦有不同的發(fā)展。傳統(tǒng)光刻技術(shù)，例如深紫外光刻和電子束光刻，在加工分辨率、精度、面積、成本和可加工材料等方面都難以同時滿足要求。因此，開發(fā)大尺寸微納加工工藝一直是工業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。

此項技術(shù)的應(yīng)用

伴隨著納米壓印技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，它的應(yīng)用范圍也越來越廣，從最初的以集成電路為主，不斷追求更小的線寬，到現(xiàn)在工藝逐漸擴(kuò)展和成熟，納米壓印技術(shù)已被應(yīng)用在了光學(xué)器件、存儲器、柔性器件、生物傳感器等多個領(lǐng)域。

2018年，科學(xué)家提出了一種基于柔性納米壓印光刻的可調(diào)頻段濾光片的制備方法。2019年，由首次提出了一種將納米壓印技術(shù)與等離子體灰化相結(jié)合的新方法。在此基礎(chǔ)上，制備出大面積、高消光比、大接收角、結(jié)構(gòu)簡單的單層金屬納米光柵石英偏振濾波器。

此外，本項目擬采用納米壓印光刻技術(shù)在電化學(xué)生物傳感器件表面構(gòu)筑納米結(jié)構(gòu)，以提高檢測靈敏度，并可規(guī)模化制備納米結(jié)構(gòu)電極。

由于具有高靈敏度、高選擇性、低成本、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，許多研究者都在努力發(fā)展基于導(dǎo)電高分子的電化學(xué)生物傳感器。經(jīng)過20多年的發(fā)展，納米壓印已經(jīng)成為新一代光刻技術(shù)的主要發(fā)展方向。

納米壓印技術(shù)由于不受限于暴露波長，具有工藝簡單、效率高、成本低、圖案清晰度高等優(yōu)點(diǎn)，在納米尺度上具有獨(dú)特的優(yōu)勢，在生物、微加工、電子學(xué)和光學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

奈米壓印的制程并不規(guī)范，限制了奈米壓印的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用與發(fā)展。另外，高分辨率、高周期特性的模板的制備也是制約納米壓印廣泛應(yīng)用的瓶頸。

但是，我們不能否認(rèn)，在眾多科研人員的不斷努力下，納米壓印技術(shù)已經(jīng)從一開始的實驗室研究，逐漸走向了更高的層次。

走上了工業(yè)化之路。

在不遠(yuǎn)的未來，奈米壓印技術(shù)將會被直接應(yīng)用于 VLSI的制造，而成為奈米制程的第一選擇。

目前已經(jīng)有日本，美國，瑞典，德國的公司生產(chǎn)出了納米壓印光刻裝置，其中有幾個已經(jīng)實現(xiàn)了15 nm制程。

奈米壓印光刻技術(shù)的發(fā)展，也得到了世界上所有國家的認(rèn)同，不但有普林斯頓大學(xué)，德克薩斯大學(xué)，哈佛大學(xué)，密西根大學(xué)。

還有阿斯麥，臺積電，三星，摩托羅拉，惠普，這些世界上最頂尖的國家，都對此技術(shù)不斷加大投資。

與國外先進(jìn)國家比較，中國的納米壓印產(chǎn)業(yè)雖然起步比較晚，但是卻有了很大的發(fā)展空間。近兩年來，很多初創(chuàng)公司都得到了資本的青睞。

三、取代***是否靠譜？

人的一根發(fā)絲，大概是六萬納米左右，通過這兩個數(shù)字的對比，我想大家應(yīng)該能更好地理解晶體管的長度。

在芯片的尺寸不變的情況下，越是細(xì)小的晶體管，就越是能夠容納更多的晶體管。打個比方，5納米級的晶片，就能攜帶一百五十三億個以上的晶體管，是很多電子產(chǎn)品的核心部件。

越多的晶體管，就代表著每一顆晶體管都可以承載更多的信息，同時也代表著每一個晶體管所需要的信息，以及對信息進(jìn)行處理與反饋所需要的時間，這也就意味著，這個裝置能夠完成的功能也就更多了。

例如在執(zhí)行相同的功能時，5 nm的芯片的能耗要比7 nm低30%，而在同等功耗時，5 nm的芯片的性能要高出15%，可以延長設(shè)備的待機(jī)時間，加快信息的處理和反饋速度。

當(dāng)你點(diǎn)開一部手機(jī)，看到它的核心處理器顯示為驍龍888高通，那就說明它使用的是5 nm制程工藝。

十多年前，計算機(jī)還是方盒子，如今已成為超薄大屏，手機(jī)也從大哥大發(fā)展到輕薄耐用的智能機(jī)，并完成了從2 G到5 G的蛻變，而這一切都與晶體管直徑的減小和芯片制造技術(shù)的進(jìn)步密不可分。

當(dāng)然，當(dāng)前的奈米壓印技術(shù)仍有許多可以提升的地方，其中也有許多技術(shù)上的不足之處。首先，這種印刷工藝對生產(chǎn)環(huán)境的要求很高，必須在絕對無塵的環(huán)境中進(jìn)行。

由于納米壓印技術(shù)的要求很高，所以在壓印過程中，只要有一點(diǎn)微小的粉塵，就會對壓印效果產(chǎn)生很大的影響。

目前，國內(nèi)印刷的良品率還不到60%，印刷時所使用的膠片也是5-6次就要做一次新的，這對成品的質(zhì)量也有很大的影響。

另外，奈米壓印是以一種光阻劑來復(fù)制樣品，若操作不當(dāng)，可能造成膠液不均勻，造成微小誤差。另外，在脫模過程中還會有一些不易除去的底膠殘留。

在這樣的情況下，除了復(fù)制的模板不能用之外，樣品上的殘留也要處理，一個處理不好，樣品就不能用了。這就是印刷工藝中的一些問題。

***是芯片制造中不可或缺的一環(huán)，盡管納米壓印技術(shù)能夠在一定程度上代替***的功能，但目前國內(nèi)納米壓印技術(shù)仍有諸多缺陷，無法完全代替***。

但是這也是未來一個發(fā)展方向，任何技術(shù)在剛開始發(fā)展的階段都是不成熟的，這需要我們的重視，不斷改進(jìn)。

這項技術(shù)在中國仍有一定的潛力可以得到較好的發(fā)展，尤其是在一些低成本的晶片領(lǐng)域，前景廣闊。

然而，要在這一技術(shù)上有所突破，僅靠“刻版印刷”還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要對材料、工藝等方面的進(jìn)一步研究與創(chuàng)新。

結(jié)語

近幾年，美國對我們的科技和經(jīng)濟(jì)制裁不斷加劇，這已經(jīng)上升到了美國的國策，對此我們對外部環(huán)境不要抱有太多的幻想。

我們唯一能做的就是突破技術(shù)的封鎖，即使納米壓印技術(shù)有好的發(fā)展，我們也要認(rèn)真鉆研才行。從來沒有什么彎道超車，有的只是迎難而上。

編輯：黃飛

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