Podle zprávy americké technologie polovodičů SemiAnalysis se nanoimprint (nanoimprint lithography) od společnosti Canon považuje v mezinárodním sektoru polovodičů za technologii, která by mohla konkurovat nebo dokonce překonat schopnosti EUV (extrémy ultrafialové) exponometrie, což by mohlo být klíčové pro překonání čínských překážek ve výrobě čipů.
Analýza naznačuje, že teoreticky může nanoimprint dosáhnout, a dokonce překročit, rozlišení exponometrie EUV a zařízení na jeho výrobu je mnohem levnější ve srovnání s EUV exponometry.
Je pozoruhodné, že na rozdíl od amerických exportních omezení na některé polovodičové zařízení z Japonska, nanoimprint zařízení zůstávají dostupná pro export.
Analytici v Číně tvrdí, že pokud bude pokrok v oblasti EUV technologií omezen, může být spolupráce s Canonem na výrobě čipů pomocí nanoimprint vhodnou technologickou cestou.
Nicméně, nanoimprint čelí několika výzvám, včetně opotřebení komponentů, přesnosti zarovnání vícero vrstev vzorů a problémů s výtěžností pokročilých logických čipů.
Technologie nanoimprint
Nanoimprint se ve svých základních principech shoduje s optickým litografií, neboť přenáší vzory z masky na wafers (disky). Výrobní proces zahrnuje vrstvení více vzorů, po kterém následuje leptání, depozice a další technologické postupy, které vedou k výrobě čipů a jejich následnému zabalení.
Na rozdíl od optické litografie, která využívá rychlého skenování zdroje světla, nanoimprint používá specifické „razítko“ k mechanickému tisku, což představuje technický rozdíl.
Technologii nanoimprint poprvé navrhl čínský vědec z Princetonské univerzity, Yu Zhou, v roce 1995 a v roce 2001 se stala komerčně dostupnou, když ji začala používat společnost Molecular Imprints Inc. V roce 2014 Canon zakoupil Molecular Imprints a spolupracoval s japonskou tiskárnou a dalšími firmami na vývoji výrobní technologie nanoimprint čipů.
Kromě toho Canon pozicionuje nanoimprint jako alternativu k EUV od ASML s cílem zkrátit technologickou mezery.
Globální konkurence v oblasti litografického zařízení
Aktuálně je globální trh pro polovodičové litografické zařízení doménou tří hlavních hráčů: ASML, Nikon a Canon, přičemž čínské podniky jsou na vzestupu.
ASML nabízí ponořovací DUV a EUV exponometry, Nikon se zaměřuje na tradiční litografii, která je technologicky o něco za ASML, zatímco Canon disponuje sušícími DUV exponometry a již komerčně použitelnými nanoimprint zařízeními.
13. října 2023 Canon uvedl na trh exponometr FPA-1200NZ2C, který má technické schopnosti podporující výrobu čipů s minimální šířkou 14 nanometrů, což odpovídá 5 nanometrovému uzlu logických čipů. S pokrokem v technologii masek lze teoreticky vyrábět logické čipy s uzlem 2 nanometry při nákladech, které jsou výrazně nižší než u zařízení EUV od ASML.
Současné problémy a výzvy
Momentálně Canon dodává svá nanoimprint zařízení společnosti Ardentec Group a Micron Technology pro výrobu paměťových čipů. Struktura paměťových čipů je jednoduchá a má vysokou opakovatelnost vzorů, což snižuje požadavky na masku; na druhé straně logické čipy zahrnují různé vzory tranzistorů jako CPU, GPU a NPU, přičemž každá vrstva obvodu se liší, což zvyšuje nároky na přesnost masek.
Proto čelí nanoimprint stále výzvám. Například velikost mechanického razítka používaného v nanoimprint je extrémně malá, srovnatelná s průřezem lidského vlasu, a jakákoli malá vada během razicího procesu, který probíhá jednou za sekundu, může ovlivnit výnos čipů.
Dále, srovnávající se s optickými litografickými maskami, které mohou podporovat 100 000 waferů, má nanoimprint kratší životnost masek, což vyžaduje investici do nových materiálů, což zvyšuje náklady a dobu vývoje. Toto se stává důvodem pro omezený pokrok v oblasti výroby logických čipů.
Rozvoj nanoimprint v Číně
Na trhu v Číně je jedinou firmou, která se hlouběji zabývá technologiemi nanoimprint, společnost Pulin v Hangzhou, jejíž vybavení série PL-SR by mělo být oficiálně dodáno zákazníkům v srpnu 2025.
Pulin tvrdí, že jejich zařízení je prvním nanoimprint zařízení v Číně, které dosáhlo počátečního výrobního procesu pro vysoce výkonné čipy pod 20 nanometry, a na trh dodávají více než 40 různých výrobních materiálů včetně gelů pro replikaci masek a odolných nanoimprint gelů, čímž vytvářejí kompletní výrobní řetězec čipů.
I tak však Canon díky svým strojním zařízením má výraznou výhodu oproti čínským firmám. V současné době čínské společnosti spoléhají na paralelní vývoj tradiční optické litografie a nanoimprint.
Celkově lze říci, že i když se nezíská zařízení EUV, technologie nanoimprint se může ukázat jako životaschopná alternativa. Nicméně, vzhledem k vysokým ztrátám a nízkým výnosům v oblasti výroby pokročilých logických čipů je v současnosti obtížné, aby nahradila optickou litografii, a nanoimprint technika zůstává převážně pomocnou nebo záložní metodou, zatímco optická litografie zůstává dominantní.
