什么是纳米压印技术？能否取代***？

想要制作出一枚芯片，必须要有一台***。但美国跟荷兰和日本联手，对中国的光刻产品进行了限制，这对我国的芯片工业，打击非常大。

期待美国不再对我国实施制裁，这显然是不现实的。所以，我们唯一能做的，就是争取在技术上取得突破。

纳米压印是微纳工艺中最具发展潜力的第三代光刻工艺，是最有希望取代极紫外光的新一代工艺。最近，海力士公司从佳能购买了一套奈米压印机，进行了大规模生产，并取得了不错的效果。

另外一家记忆体巨擘三星，为应对多模式制程带来的高成本，除了引入 EUV***外，已发展出3-4种制程方法，其中就有纳米压印。

什么是纳米压印技术？

在我们的日常生活中，芯片是必不可少的，无论是移动电话、计算机、电视机还是电冰箱，它都是用来工作的。随着生产技术的进步，我们对芯片的要求也就更高，对于芯片的制造技术的突破也就越需要。

近几十年来，随着深紫外和极紫外***的出现，到现在为止工业正在朝着奈米的极限前进，而现在工业所倚重的光刻技术也有它的限制。

目前光学光刻技术采用的是2 D图形的方法，这对设计的版面造成了很大的制约。并且因为精度的限制，必须使用多次曝光技术，才能暴露出更加精确的晶片线路。

此外，目前光刻技术主要是通过缩短光源的波长来提升光刻的分辨率，光刻光源波长变短，导致光刻装备研发的困难与成本呈几何倍数增加，与近25年来发展的规模效应不相符。鉴于光学光刻工艺的局限性，将目光投向了纳米压印光刻工艺。

20世纪90年代出现了纳米压印技术，其基本原理是利用纳米图形模板压在聚合物上进行模压成型，实现纳米图形的加工。这种方法对光学系统的分辨能力没有很大的影响，可以突破光的衍射极限。

与传统的掩膜光刻技术相比，纳米压印技术既可以实现平面2 D结构的制备，又可以实现准3D结构的精确控制，为器件的设计与性能调节提供了更多的自由度。

最早的奈米压印，是用一块小面积的扁平版面，一次又一次的逐级压印。微纳光学和光电产业对大尺寸器件的应用要求日益清晰，研究大尺寸、高精度、高精度、高精度、高精度的加工技术已成为必然。

其中，高分子材料种类多、功能多、可量身定做等特点，可以在微纳光学和光电领域得到广泛的应用。同时，纳米压印技术可以快速、低成本地实现各种高分子材料的可控构筑，是实现大面积图案化的重要手段。

随着纳米压印图形化效率与模板加工能力的持续扩大，各类大面积纳米压印技术也在不断被开发出来。已逐渐从利用大面积模板进行平板对平板纳米压印，发展为卷对平板、卷对卷形式的连续纳米压印。

因其生产要求的不同，其生产要素如压印材料、制版方法、施压方法等亦有不同的发展。传统光刻技术，例如深紫外光刻和电子束光刻，在加工分辨率、精度、面积、成本和可加工材料等方面都难以同时满足要求。因此，开发大尺寸微纳加工工艺一直是工业界关注的热点问题。

此项技术的应用

伴随着纳米压印技术的持续发展，它的应用范围也越来越广，从最初的以集成电路为主，不断追求更小的线宽，到现在工艺逐渐扩展和成熟，纳米压印技术已被应用在了光学器件、存储器、柔性器件、生物传感器等多个领域。

2018年，科学家提出了一种基于柔性纳米压印光刻的可调频段滤光片的制备方法。2019年，由首次提出了一种将纳米压印技术与等离子体灰化相结合的新方法。在此基础上，制备出大面积、高消光比、大接收角、结构简单的单层金属纳米光栅石英偏振滤波器。

此外，本项目拟采用纳米压印光刻技术在电化学生物传感器件表面构筑纳米结构，以提高检测灵敏度，并可规模化制备纳米结构电极。

由于具有高灵敏度、高选择性、低成本、反应速度快等优点，许多研究者都在努力发展基于导电高分子的电化学生物传感器。经过20多年的发展，纳米压印已经成为新一代光刻技术的主要发展方向。

纳米压印技术由于不受限于暴露波长，具有工艺简单、效率高、成本低、图案清晰度高等优点，在纳米尺度上具有独特的优势，在生物、微加工、电子学和光学等领域具有广阔的应用前景。

奈米压印的制程并不规范，限制了奈米压印的产业应用与发展。另外，高分辨率、高周期特性的模板的制备也是制约纳米压印广泛应用的瓶颈。

但是，我们不能否认，在众多科研人员的不断努力下，纳米压印技术已经从一开始的实验室研究，逐渐走向了更高的层次。

走上了工业化之路。

在不远的未来，奈米压印技术将会被直接应用于 VLSI的制造，而成为奈米制程的第一选择。

目前已经有日本，美国，瑞典，德国的公司生产出了纳米压印光刻装置，其中有几个已经实现了15 nm制程。

奈米压印光刻技术的发展，也得到了世界上所有国家的认同，不但有普林斯顿大学，德克萨斯大学，哈佛大学，密西根大学。

还有阿斯麦，台积电，三星，摩托罗拉，惠普，这些世界上最顶尖的国家，都对此技术不断加大投资。

与国外先进国家比较，中国的纳米压印产业虽然起步比较晚，但是却有了很大的发展空间。近两年来，很多初创公司都得到了资本的青睐。

三、取代***是否靠谱？

人的一根发丝，大概是六万纳米左右，通过这两个数字的对比，我想大家应该能更好地理解晶体管的长度。

在芯片的尺寸不变的情况下，越是细小的晶体管，就越是能够容纳更多的晶体管。打个比方，5纳米级的晶片，就能携带一百五十三亿个以上的晶体管，是很多电子产品的核心部件。

越多的晶体管，就代表着每一颗晶体管都可以承载更多的信息，同时也代表着每一个晶体管所需要的信息，以及对信息进行处理与反馈所需要的时间，这也就意味着，这个装置能够完成的功能也就更多了。

例如在执行相同的功能时，5 nm的芯片的能耗要比7 nm低30%，而在同等功耗时，5 nm的芯片的性能要高出15%，可以延长设备的待机时间，加快信息的处理和反馈速度。

当你点开一部手机，看到它的核心处理器显示为骁龙888高通，那就说明它使用的是5 nm制程工艺。

十多年前，计算机还是方盒子，如今已成为超薄大屏，手机也从大哥大发展到轻薄耐用的智能机，并完成了从2 G到5 G的蜕变，而这一切都与晶体管直径的减小和芯片制造技术的进步密不可分。

当然，当前的奈米压印技术仍有许多可以提升的地方，其中也有许多技术上的不足之处。首先，这种印刷工艺对生产环境的要求很高，必须在绝对无尘的环境中进行。

由于纳米压印技术的要求很高，所以在压印过程中，只要有一点微小的粉尘，就会对压印效果产生很大的影响。

目前，国内印刷的良品率还不到60%，印刷时所使用的胶片也是5-6次就要做一次新的，这对成品的质量也有很大的影响。

另外，奈米压印是以一种光阻剂来复制样品，若操作不当，可能造成胶液不均匀，造成微小误差。另外，在脱模过程中还会有一些不易除去的底胶残留。

在这样的情况下，除了复制的模板不能用之外，样品上的残留也要处理，一个处理不好，样品就不能用了。这就是印刷工艺中的一些问题。

***是芯片制造中不可或缺的一环，尽管纳米压印技术能够在一定程度上代替***的功能，但目前国内纳米压印技术仍有诸多缺陷，无法完全代替***。

但是这也是未来一个发展方向，任何技术在刚开始发展的阶段都是不成熟的，这需要我们的重视，不断改进。

这项技术在中国仍有一定的潜力可以得到较好的发展，尤其是在一些低成本的晶片领域，前景广阔。

然而，要在这一技术上有所突破，仅靠“刻版印刷”还远远不够，还需要对材料、工艺等方面的进一步研究与创新。

结语

近几年，美国对我们的科技和经济制裁不断加剧，这已经上升到了美国的国策，对此我们对外部环境不要抱有太多的幻想。

我们唯一能做的就是突破技术的封锁，即使纳米压印技术有好的发展，我们也要认真钻研才行。从来没有什么弯道超车，有的只是迎难而上。

编辑：黄飞