光刻機(jī)是半導(dǎo)體行業(yè)的專業(yè)技術(shù)名詞，但不知從何時(shí)起，它所受到的關(guān)注度已經(jīng)出了圈。

很多人對光刻機(jī)的了解，或許都是因?yàn)橥患夜?mdash;—來自荷蘭的ASML，顯然，光刻機(jī)的世界并沒有這么單調(diào)。

光刻機(jī)的是操縱光的魔法師。它一方面是人類所創(chuàng)造的最復(fù)雜的機(jī)器，但它的原理又很簡單——光線透過刻錄著電路圖的模板，再照射到硅片的光刻膠上，讓其曝光而變性，電路圖案便復(fù)制到了硅片上。

聽起來是不是有點(diǎn)像傳統(tǒng)膠卷相機(jī)的原理？實(shí)際上，也確實(shí)有一家我們耳熟能詳?shù)南鄼C(jī)公司，同樣是光刻機(jī)的制造商。前不久這家公司還參加了2022進(jìn)博會(huì)，在中國展示其在芯片制造領(lǐng)域的能力。

這家公司，就是佳能。對于芯片的造法，和光刻機(jī)的用法，佳能有著自己獨(dú)特的方法論。

More than Moore：超越摩爾定律

我們都知道摩爾定律，每隔18個(gè)月，芯片上的晶體管數(shù)目，便會(huì)增加一倍，這也意味著芯片的性能同時(shí)也會(huì)提高一倍。正是摩爾定律，推動(dòng)著芯片制程不斷逼近物理極限。

佳能光學(xué)設(shè)備(上海)有限公司董事長兼總經(jīng)理牧野晶接受至頂科技采訪時(shí)表示，芯片的發(fā)展其實(shí)有兩種路線。

圖：佳能光學(xué)設(shè)備(上海)有限公司董事長兼總經(jīng)理牧野晶

一般人所討論的向7納米、5納米等制程發(fā)展的過程，可以稱為「More Moore」，也就是深度摩爾。而EUV（極紫外光）技術(shù)，就是在邁向深度摩爾的過程中，被很多人認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)“幾”納米級芯片的不二法門。

其實(shí)，芯片領(lǐng)域還有另外一條技術(shù)路線，叫做「More than Moore」，即超越摩爾定律。這條路線，往往被很多人忽視了。

為了說明超越摩爾的重要性，牧野晶舉了兩個(gè)例子。第一是芯片材料，第二個(gè)是芯片封裝。

首先，芯片的傳統(tǒng)材料是我們耳熟能詳?shù)摹腹琛?。但隨著技術(shù)的發(fā)展，硅材料的潛力已經(jīng)逐漸被挖掘殆盡。碳化硅和氮化鎵，就是第三代新芯片材料的代表。與硅相比，它們更適用于高溫、高壓、高頻率的工作環(huán)境，而且非常節(jié)能，契合了當(dāng)下綠色低碳的時(shí)代旋律。

牧野晶指出，碳化硅這種新化合物的基板尺寸和主流硅晶圓不太一樣。主流的尺寸一般是12寸或者300毫米的晶圓，而碳化硅材料則集中在5、6寸區(qū)間。材質(zhì)不一樣，對于光刻機(jī)的要求自然也不一樣。佳能在這個(gè)領(lǐng)域就提供了特定的設(shè)備。

其次，芯片封裝是另外一個(gè)提供了超越摩爾定律的領(lǐng)域。和生產(chǎn)制造相比，芯片封裝似乎顯得沒那么重要。但在芯片產(chǎn)業(yè)鏈中，芯片設(shè)計(jì)、芯片生產(chǎn)和芯片封裝的產(chǎn)值其實(shí)是三分天下的。

傳統(tǒng)的芯片封裝方式，邏輯和存儲(chǔ)等不同功能的芯片，是要分開封裝后，再分別放在PCB板中。但牧野晶介紹，有一種SIP（System In a Package）的先進(jìn)封裝方式，可以將不同功能的芯片相互連接，高度集成在同一個(gè)單位面積內(nèi)，實(shí)現(xiàn)更低的成本和更高的良品率。

而SIP封裝芯片的布線，線寬要做到微米，甚至亞微米級別，所以也必須要用光刻機(jī)來做。
通過這兩個(gè)例子，牧野晶強(qiáng)調(diào)，除了More Moore的領(lǐng)域，在More than Moore還有很多廣泛應(yīng)用，佳能也一直在不斷更新旗下的產(chǎn)品線，滿足不同的市場需求。

More than EUV：除了EUV，還有辦法做到先進(jìn)制程

雖然牧野晶談了很多超越摩爾定律的做法，但是這不代表佳能不會(huì)在深度摩爾下功夫。而且，佳能走的是不同于常規(guī)的技術(shù)路線。

目前，先進(jìn)的芯片制程要用到EUV（極紫外光）光刻機(jī)，技術(shù)主要掌握在荷蘭公司ASML手中。佳能則將技術(shù)押寶在一項(xiàng)名為「納米壓印（NIL）」的光刻技術(shù)。與EUV光刻機(jī)相比，納米壓印技術(shù)，有點(diǎn)類似于“蓋印章”的方式來印刷電路，因此少了很多復(fù)雜的光學(xué)元器件。

據(jù)悉，目前佳能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了十幾納米水平的芯片制程工藝。而牧野晶透露，雖然還在技術(shù)研發(fā)之中，但是相信5納米的制程也是可以用「納米壓印」來實(shí)現(xiàn)的。有芯片分析師認(rèn)為，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)可能就在不遠(yuǎn)的2025年左右。

不同的工藝，也會(huì)帶來另外的特性。

牧野晶在采訪中多次強(qiáng)調(diào)了用電量問題。他開玩笑地說，業(yè)內(nèi)有一個(gè)笑話，“如果買幾臺(tái)傳統(tǒng)光刻機(jī)放在同一個(gè)房間，沒準(zhǔn)要配一個(gè)專門的發(fā)電站”，“雖然這是一個(gè)笑話，但是EUV光刻機(jī)的能耗很高也是一個(gè)事實(shí)”。

而且，納米印刻的制造方法中，每一層電路都是一次壓印成形的，不像傳統(tǒng)光刻會(huì)要使用到SADP/SAQP（self-aligned double patterning，多重曝光）等復(fù)雜的工藝，在成本上也會(huì)有極大優(yōu)勢。“如果納米壓印接下來能夠成功量產(chǎn)，將是一個(gè)革新產(chǎn)品，能壓倒性地降低邏輯電路的生產(chǎn)成本。”牧野晶最后總結(jié)道。

除了光刻機(jī)技術(shù)本身的探索，佳能還將目光投放在了光刻機(jī)的運(yùn)營上。

就在今年的9月5日，佳能發(fā)布了半導(dǎo)體光刻機(jī)解決方案平臺(tái)“Lithography Plus”。簡單而言，這是一項(xiàng)制造業(yè)服務(wù)化的方案。佳能以包括曝光工藝在內(nèi)的、50年來沉淀下的芯片制造數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，幫助客戶在提升設(shè)備維護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)芯片制造工藝優(yōu)化，提升光刻機(jī)生產(chǎn)效率。

具體而言，第一，該系統(tǒng)具有光刻機(jī)狀態(tài)分析、定期維護(hù)結(jié)果分析和光刻機(jī)停止原因分析多種功能。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，光刻機(jī)操作員可以更輕松地制定部件更換與維護(hù)方案。其次，其中的一項(xiàng) “異常檢測”功能，可以監(jiān)視光刻機(jī)的工作狀態(tài)，及時(shí)檢測出異常及征兆，防止光刻機(jī)停止。最后，該平臺(tái)匯集了佳能迄今為止積累的光刻機(jī)優(yōu)化案例，能幫助對相關(guān)工法（Recipe）進(jìn)行更便捷的優(yōu)化。

看好中國市場

雖然芯片制造是一門顯學(xué)，但是芯片市場（包括對芯片的使用最具先進(jìn)性和代表性的智能手機(jī)領(lǐng)域），已經(jīng)開始出現(xiàn)一些低迷。牧野晶自然也注意到了這種現(xiàn)狀。

不過，他依然認(rèn)為，芯片產(chǎn)業(yè)的成長趨勢是不會(huì)變的。而且普通消費(fèi)者往往注意到了CPU、儲(chǔ)存卡等比較大眾化的芯片產(chǎn)品，其實(shí)還有電源管理、傳感器、通信器件等多種多樣的應(yīng)用，都需要芯片的加持，才能發(fā)揮作用。

而對于牧野晶負(fù)責(zé)了18年左右的中國市場，他更有額外的一份樂觀，“對很多半導(dǎo)體制造廠商來說，早從2020年起，中國市場就變成他們最大的市場，佳能也是其中一員。”佳能FPD、面板制造行業(yè)都集中在亞洲，在亞洲，中國所占的份額是佳能所有客戶中最高的。

他進(jìn)一步說道，“中國還有很多潛力，芯片產(chǎn)業(yè)也會(huì)持續(xù)增長。目前全球出現(xiàn)的市場低迷，會(huì)是長期增長中的暫時(shí)調(diào)整”。