日本芯片業(yè)競逐1納米技術(shù)，DNP突破2納米光掩模制造工藝
日本領(lǐng)先的半導(dǎo)體材料制造商正通過一系列戰(zhàn)略舉措，積極研發(fā)1納米芯片生產(chǎn)的關(guān)鍵組件，力圖在下一代半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位。
大日本印刷公司（DNP）在開發(fā)1納米級半導(dǎo)體光掩模方面取得了重要進(jìn)展，并已開始向設(shè)備制造商提供樣品，目標(biāo)是在2030年后實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。該公司的突破得益于與比利時微電子研究機(jī)構(gòu)Imec的戰(zhàn)略合作，雙方共同致力于高數(shù)值孔徑極紫外（EUV）曝光設(shè)備的光掩模技術(shù)研發(fā)。
通過采用先進(jìn)的電子束光刻技術(shù)和優(yōu)化材料配方，DNP成功建立了最佳的制造工藝。其未來發(fā)展規(guī)劃包括在2027財(cái)年啟動2納米光掩模的量產(chǎn)，屆時將與日本國內(nèi)芯片制造商Rapidus的2納米芯片生產(chǎn)時間表相匹配。DNP預(yù)計(jì)，全球外部光掩模市場將在2027年擴(kuò)大40%，總值將達(dá)到26.7億美元。
另一家日本領(lǐng)先的材料制造商凸版印刷（Toppan）也在2023年開始向IBM供應(yīng)2納米光掩模，并計(jì)劃在2026財(cái)年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。Toppan與Imec及IBM建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系，旨在共同探索光掩模技術(shù)的高級應(yīng)用。
富士膠片則通過推進(jìn)1納米芯片生產(chǎn)所必需的光刻膠材料，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)做出了重要貢獻(xiàn)，并已承諾投資130億日元建設(shè)新的研發(fā)中心。為了支持這些私營部門的舉措，日本教育部也撥款40億日元用于2025年的下一代半導(dǎo)體研發(fā)。
DNP的2納米及更先進(jìn)代光掩模技術(shù)
2024年12月12日，大日本印刷（DNP）宣布成功解決了2納米及更先進(jìn)工藝中邏輯半導(dǎo)體光掩模所需的精細(xì)圖案，并使其兼容EUV光刻技術(shù)。DNP還完成了與高數(shù)值孔徑（NA）EUV光刻兼容的光掩模的基本評估，并已開始向半導(dǎo)體開發(fā)聯(lián)盟、設(shè)備制造商和材料供應(yīng)商提供樣品進(jìn)行評估。
近年來，隨著EUV光源在尖端邏輯半導(dǎo)體生產(chǎn)中的逐步量產(chǎn)，DNP也在不斷推進(jìn)EUV光刻光掩模制造工藝的發(fā)展。2023年，DNP成功完成了3納米一代EUV光刻光掩模的制造工藝開發(fā)，并在2024年3月宣布啟動2納米邏輯半導(dǎo)體光掩模制造工藝的全面開發(fā)。作為Rapidus參與的新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）的分包商，DNP計(jì)劃生產(chǎn)用于先進(jìn)邏輯半導(dǎo)體開發(fā)的光掩模，解決與生產(chǎn)工藝相關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)。
此次，DNP成功實(shí)現(xiàn)了2納米及更先進(jìn)代工藝所需的精細(xì)圖案解析，并使其兼容EUV光刻技術(shù)。在2納米及之后的工藝中，與3納米工藝相比，圖案尺寸需縮小20%以上，且形狀更加復(fù)雜，不僅限于傳統(tǒng)的線性或矩形圖案，甚至包括彎曲圖案。這要求光掩模在同一模版上解析各種復(fù)雜圖案。為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，DNP通過在已有3納米工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行反復(fù)改進(jìn)，成功實(shí)現(xiàn)了2納米及后續(xù)代工藝所需的圖案分辨率。
此外，DNP還完成了與高數(shù)值孔徑（NA）EUV光刻兼容的光掩模的基本評估，這些光掩模正在考慮應(yīng)用于2納米及后續(xù)代的半導(dǎo)體生產(chǎn)，并已開始提供樣品進(jìn)行評估。相比常規(guī)EUV光刻，高NA-EUV光刻對光掩模的精度要求更高，制造工藝更加精細(xì)。DNP已開發(fā)出一套與常規(guī)EUV光刻光掩模不同的制造工藝流程，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化。
DNP計(jì)劃繼續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)，以提高良率，并計(jì)劃于2027財(cái)年開始為2納米代邏輯半導(dǎo)體提供量產(chǎn)光掩模。同時，DNP將與Imec繼續(xù)深化合作，推動1納米一代光掩模技術(shù)的發(fā)展。
DNP表示：“我們將繼續(xù)與國際半導(dǎo)體行業(yè)的各合作伙伴攜手，推動行業(yè)發(fā)展，并為日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展貢獻(xiàn)力量?！?/p>
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