日本公司“超车”ASML光刻机？华为、中芯早已投出一家隐形冠军
来源丨创业邦（ID：ichuangyebang）
作者丨巴里
编辑丨信陵
图源丨佳能官网
11月6日，据外媒报道，佳能公司正计划将其最新纳米压印设备的价格比ASML的光刻机少一位数，但目前还未决定其最终定价。与此同时，佳能设备所需要的功耗仅为光刻机的十分之一。
据此前消息，ASML的新旗舰光刻机价值约4亿美元（约合28亿元人民币）。其功耗则可能飙升至两百万瓦，比当前光刻机的额定耗电量还要高出一倍。
该设备可以用于制造5nm制程芯片，且不是基于光学技术。不过，佳能首席执行官三井藤夫近期表示，“任何超过14nm技术的出口都是被禁止的，所以我们无法销售”。
实际上，早在两年前，华为旗下哈勃投资、中芯国际旗下中芯聚源就已经开始投资纳米压印赛道。如今，天仁微纳已经成为行业“隐形冠军”，在纳米压印领域市场占有额超过90%。
日本公司欲“换道超车”
ASML光刻机
众所周知，目前的芯片制造技术，几乎都是以光刻技术为基础的。
晶圆厂在制造芯片时，都是先将电路图刻在光掩膜板上，然后再利用光刻机的光线去照射，最后把这些电路图投影涂了光刻胶的硅晶圆上，最终形成电路图。
这其中，光刻机是必不可少的设备，且是单价最高的设备，同时光刻工序耗时最长。
更重要的是，目前光刻机全球就只有4家，分别是ASML、尼康、佳能、上海微电子。当年，尼康、佳能曾在光刻市场一度称霸，但由于对未来预判的失误，随着ASML和台积电共同研发的浸没式光刻机诞生，曾经的王者便被远远的甩在身后。
如今，浸润式光刻机，只有尼康、ASML有能力制造，而EUV光刻机只有ASML能制造。尼康和佳能两家的光刻机主要被用于成熟制程芯片的制造，全球市场份额仅有10%左右，ASML一家则占据了90%的市场份额，几乎处于垄断地位。
ASML卡住了全球芯片厂商的脖子，如何绕开光刻机，采用其它方法改变当前的格局，正在成为大家的共识。
FPA-1200NZ2C紫外纳米压印光刻设备，图片来源：佳能官网
今年10月，佳能公司宣布推出FPA-1200NZ2C纳米压印半导体制造设备。
据介绍，佳能的纳米压印光刻（Nano-Imprint Lithography，NIL）技术可实现最小线宽14nm的图案化，相当于生产目前最先进的逻辑半导体所需的5nm节点。此外，随着掩模技术的进一步改进，NIL有望实现最小线宽为10nm的电路图案，相当于2nm节点。
实际上，纳米压印概念是由华裔科学家周郁（Stephen Chou）教授于1995年首次提出的。
资料显示，纳米压印是一种微纳加工技术，它采用传统机械模具微复型原理。简单来说，传统的光刻设备通过将电路图案投影到涂有抗蚀剂的晶圆上来转移电路图案，而纳米压印光刻造芯片则通过将印有电路图案的掩模压印在晶圆上的抗蚀剂上，就像印章盖在橡皮泥上，然后经过脱模就能够得到一颗芯片。
纳米压印光刻（紫外纳米压印）与光学光刻对比
被ASML远远甩在身后的日本企业将其视为实现逆袭的第一步。如今，日本在纳米压印技术的产品和研发都走在了前面。
佳能从2004年开始秘密研发纳米压印技术，还收购了美国分子压印公司，随后还和东芝一起合作研发。
2017年起，铠侠 (KIOXIA）、佳能和大日本印刷三家日本企业就在铠侠的四日市工厂（三重县四日市）启动了纳米压印的试制设备的运行，还规划在2025年将该技术实用化。
到了2021年，三家企业在技术层面拿出了推向实用化的时间表，计划最早将在2025年使如同盖章一样形成电路的“纳米压印”实现实用化。
如今，佳能将纳米压印技术提前两年投放市场，也正在建设自己的第一家纳米压印设备工厂，预计将在2025年上线。
从应用范围来看，纳米压印技术的适用场景非常广泛，包括集成电路、存储、光学、生命科学、能源、环保、国防等领域。
在佳能开发人员首藤真一看来，这种纳米压印设备是一种将创造未来的设备。
未来，半导体会变得更精细，不仅会被封装在智能手机中，未来还会被用作贴纸，比如贴在人体皮肤上或隐形眼镜上。他相信只有纳米压印方式才能以客户要求的成本和速度实现这一点。
其中，在芯片领域，纳米压印光刻不仅擅长制造各种集成电路，更擅长制造3D NAND、DRAM 等存储芯片，与微处理器等逻辑电路相比，存储制造商具有严格的成本限制，且对缺陷要求放宽，纳米压印光刻技术与之非常契合。
据DIGITIMES此前消息，SK海力士2023年引进佳能纳米压印设备，正在进行测试与研发，目标在2025年左右将该设备用于3D NAND量产。
不过，纳米压印虽然仍能衔接最先进的生产工艺要求，但在速度上较光刻机逊色不少。因此，ASML光刻机仍是当今世界最先进的芯片制造机器，也是批量生产快速、节能芯片的首选设备。
佳能机器更像是为小型芯片生产商提供的选择，或许不再需要通过台积电和三星电子等大型代工厂商来制作芯片。而对于这些代工巨头来说，他们也能够更容易地生产小批量芯片，从而节约成本。
可以说，纳米压印技术的商业化对于打破芯片制造的垄断局面有着极为关键的作用。
华为、中芯早已入局，投了一位海归科学家
目前，国内上市公司、创业公司也在加紧布局纳米压印赛道，例如青岛天仁微纳、苏州苏大维格、歌尔股份、苏州光舵微纳、昇印光电、新维度微纳、埃眸科技等。
公开信息显示，最具代表性的就是天仁微纳，虽然“年仅8岁”，但已成为纳米压印领域市场占有额超过90%的头部企业，华为、海信等企业，以及很多科研院所，都是他们的用户。
目前，天仁微纳已经研发出了多款高精度紫外纳米压印设备。官网显示，其纳米压印设备已经可以在150/300mm基底面积上实现高精度（优于10nm ），也说是说实际精度已经达到了10nm级别。
而目前这些设备，也用于DOE、ARVR衍射光波导（包括斜齿光栅）、线光栅偏振、超透镜、生物芯片、LED、微透镜阵列等应用领域的量产。
也因此，天仁微纳获得了投资机构的青睐，在不到两年的时间里完成三笔融资。
2021年，天仁微纳完成由中芯聚源独家战略投资的数千万元A轮融资。同年7月，华为旗下哈勃投资入股天仁微纳，持股比例约为5%。2022年9月，天仁微纳再次完成工商信息变更，新增前海母基金、深创投、山东财金等股东。
天仁微纳的背后，离不开一位海归科学家出身的行业老兵——冀然博士。
“一个院子、两辆车、三层小楼、四口之家、五天工作、六位收入”是冀然以前在德国当研发工程师时的状态。
“带着一腔热血、两门技术、三国语言、每天四点起床、开车五十分钟、领着六个人的团队、每周工作七天、干着别人看来八字没一撇的事、费尽九牛二虎之力、自己十分快乐”，这是从2015年回国，冀然创业后的状态。
冀然和他研发的产品，图源：青岛日报
时间来到2000年，毕业于北京科技大学的冀然选择出国留学，分别在德国亚琛工业大学和德国马普微结构物理研究所，获得硕士和博士学位，曾师从欧洲纳米压印之父Kurz教授，自此与该行业结下不解之缘。
读研期间，冀然与导师成功开发出世界第一台软膜纳米压印，包括设备、工艺和材料的全套技术。
2004年硕士毕业后，冀然来到德国哈雷马普微结构物理研究所攻读博士，并在毕业后加入丹麦纳米压印模版制造商。2008年，世界半导体设备领头羊公司德国慕尼黑苏斯公司向冀然发出邀请函，担任纳米压印技术首席专家，主要负责纳米压印设备开发与市场推广。
7年时间，冀然将该公司纳米压印技术设备从无到有，带到业界领先地位。
看到纳米压印技术市场前景广阔，2015年，冀然辞去了德国高薪舒适的工作，拒绝了公司的加薪挽留，毅然回国创业，在青岛创办了一家叫青岛天仁微纳科技有限责任公司的企业。
不过，回国前几年，冀然并不顺利，2019年之前，只有科研机构所使用，市场空间并不大。天仁微纳面临研发投入大、产出小的多种挑战，冀然一度陷入事业低谷，不过他并没有放弃，仍然坚持潜心研发技术。
坐了几年冷板凳后，冀然终于获得了外界的认可。随着工业应用的增长，需求才开始爆发。
2019年下半年，沉淀多年的天仁微纳终于等到时机爆发。国产设备加工3D传感所用的衍射光学器件成为刚需，天仁微纳抓住机遇，打入衍射光学器件量产生产线，拿下了大部分市场份额，从而实现了国产替代，成为了行业“隐形冠军”。
尽管纳米压印技术拥有超高分辨率、易量产、低成本、一致性高等突出优点，是最有机会代替现有光刻技术的技术手段。
不过，想要替代“EUV光刻机”，打破ASML的霸主地位，纳米压印仍有一段距离。
发布于：北京
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