哪个路径是中国光刻机的未来？同步辐射、纳米压印还是ASML老路？
哪个路径是中国光刻机的未来？同步辐射、纳米压印还是ASML老路？
随着全球半导体产业的快速发展，光刻机技术作为芯片制造的关键设备，其发展路径选择成为各国关注的焦点。特别是在当前国际形势下，中国如何突破光刻机技术封锁，实现半导体产业的自主可控，成为亟待解决的重要课题。本文将从同步辐射、纳米压印和传统光刻技术三个维度，深入探讨中国光刻机技术的未来发展方向。
同步辐射可以做为光刻机光源吗？
2023年9月，北京怀柔的中科院高能所正在兴建中的第四代同步辐射装置和清华雄安SSMB-EUV项目引发了广泛关注。有人提出，可以利用同步辐射作为光刻机光源，跳过EUV的三大难点中的光源和物镜，直接在Fab外部建设超大型的同步辐射光源厂，实现光源外置和Fab集群的共享。
然而，这种观点存在诸多问题。首先，同步辐射是高能物理实验仪器的另类应用，主要用于材料及生物结构的探测，将其应用于光刻机光源并非易事。其次，同步辐射光源虽然亮度充分，但其圆形加速器的布局与现有晶圆厂的布局差异巨大，会大幅改变晶圆厂的运作方式。此外，同步辐射的维修会导致整个晶圆厂停产，这在半导体产业中是灾难性的状况。
纳米压印技术的现状与前景
纳米压印技术是一种类似于活字印刷的工艺，通过模板将图案压印到高分子树脂上，再用紫外光固化。这种技术的关键在于模板的制造和高分子树脂的使用。虽然纳米压印技术在3D图形和非硅基板的应用上具有优势，但其产量较低，每小时只能处理100片左右，且掩模板的使用次数有限，成本较高。
最近，佳能推出的FPA-1200NZ2C纳米压印机受到广泛关注，主要是因为它将应用于3D NAND Flash的量产。铠侠和SK海力士计划于2025年开始采用这项技术，这标志着纳米压印技术将进入主流半导体制造领域。
传统光刻技术的现状与未来
目前，EUV光刻机是全球最先进的光刻设备，其波长范围为121~10nm。EUV光的产生过程复杂，亮度不足，需要较长的曝光时间，这影响了光刻机的产出效率。尽管如此，EUV技术仍在不断发展，ASML即将交付Intel的0.55 High-NA EUV光刻机就是一个例证。
对于中国来说，由于无法获得先进的光刻机，DUV（深紫外光刻）成为当前的主要选择。虽然DUV的波长较长，但通过多重曝光、过刻、相位移和浸没等工程手段，仍可以实现较高的分辨率。例如，193nm的ArF DUV目前可以处理到7nm的节点，甚至可以达到5nm甚至更低的技术节点。
中国光刻机技术的发展路径选择
面对西方的技术封锁，中国需要采取多条腿走路的策略。一方面，应该继续投入研发，追赶国际先进水平；另一方面，也要积极探索新的技术路线，如纳米压印技术。同时，还需要关注其他前沿技术，如定向自组装（DSA）、反演光刻（ILT）等，这些技术可以在DUV和EUV平台上共同应用，为突破技术封锁提供新的可能。
结论
中国光刻机技术的发展需要综合考虑国情和国际形势。虽然同步辐射技术在理论上具有优势，但其实用化面临诸多挑战。纳米压印技术虽然存在缺陷，但在特定应用场景下具有独特优势。传统光刻技术，特别是EUV技术，仍然是未来发展的主要方向。中国需要在多个技术领域同时布局，通过举国体制的优势，实现半导体产业的突破。