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在半導(dǎo)體領(lǐng)域，光刻機(jī)猶如 " 工業(yè)皇冠上的明珠 "，其技術(shù)水平直接決定著芯片制程的極限。如今，提及這一核心設(shè)備，ASML 的名字幾乎成為行業(yè)的代名詞——這家來自荷蘭的企業(yè)憑借在高端光刻機(jī)領(lǐng)域的絕對(duì)掌控力，穩(wěn)穩(wěn)占據(jù)著全球市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，尤其在 EUV 光刻機(jī)領(lǐng)域，更是形成了一家獨(dú)大的格局，成為全球芯片巨頭們爭(zhēng)相合作的對(duì)象。

然而，光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)的版圖并非生來如此。

回溯歷史，佳能（Canon）與尼康（Nikon）這兩個(gè)日本企業(yè)的名字，曾在該領(lǐng)域書寫過輝煌篇章。上世紀(jì)八九十年代，當(dāng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)邁入光刻技術(shù)主導(dǎo)的時(shí)代，佳能與尼康憑借在步進(jìn)式光刻機(jī)、掃描式光刻機(jī)等領(lǐng)域的技術(shù)突破，一度占據(jù)全球市場(chǎng)的大半份額，是當(dāng)時(shí)當(dāng)之無愧的行業(yè)巨頭。那時(shí)的 ASML，還只是在技術(shù)追趕中艱難突圍的后來者。

然而，產(chǎn)業(yè)格局的劇變，往往與技術(shù)路線的選擇緊密相連。

在專注于 157nm 波長(zhǎng)的浸沒式光刻技術(shù)，以及從 DUV（深紫外）向 EUV（極紫外）技術(shù)跨越的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，佳能與尼康因?qū)夹g(shù)路線的判斷偏差，逐漸在競(jìng)爭(zhēng)中落入下風(fēng)。ASML 則抓住機(jī)遇，通過整合全球技術(shù)資源、押注 EUV 路線，一步步實(shí)現(xiàn)了對(duì)前輩的超越，最終奠定了如今的霸主地位。

曾經(jīng)的行業(yè)王者，就這樣在技術(shù)迭代的浪潮中褪去了光環(huán)，成為光刻賽道上的 " 輸家 "?？v覽當(dāng)前全球光刻機(jī)市場(chǎng)格局，ASML 在高端光刻機(jī)領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭，佳能和尼康在 KrF、i-line 等中低端光刻設(shè)備領(lǐng)域占據(jù)部分市場(chǎng)份額。

但半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的故事從未因一時(shí)的成敗而落幕。即便在 ASML 獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的當(dāng)下，佳能、尼康等曾經(jīng)的光刻巨頭也并未就此沉寂。它們或許暫別了高端市場(chǎng)的中心舞臺(tái)，卻從未停止對(duì)光刻技術(shù)的探索。

在新的產(chǎn)業(yè)需求與技術(shù)可能性面前，這些 " 輸家 " 正以自己的方式尋找破局之路，用持續(xù)的研發(fā)投入和對(duì)新技術(shù)方向的嘗試，等待著在變幻的產(chǎn)業(yè)格局中重新找到屬于自己的位置。而它們的探索，也為光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)的未來埋下了新的伏筆。

光刻機(jī)輸家，探索新思路

自 ASML 憑借 EUV 技術(shù)在先進(jìn)光刻機(jī)領(lǐng)域確立霸主地位后，其余廠商雖在高端市場(chǎng)受挫，卻從未停止尋找新的破局點(diǎn)，以重新塑造自身在光刻技術(shù)領(lǐng)域的地位。

佳能的破局探索

另辟蹊徑，佳能押注納米壓印技術(shù)

在技術(shù)研發(fā)上，佳能另辟蹊徑，將納米壓印技術(shù)（NIL）作為核心發(fā)展方向。

這一技術(shù)與傳統(tǒng)光刻技術(shù)截然不同，傳統(tǒng)光刻是通過光學(xué)投影將電路圖案轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的晶圓上，而佳能的納米壓印技術(shù)更像是 " 蓋印章 "，把刻有半導(dǎo)體電路圖的掩模直接壓印在晶圓上，一次壓印就能形成復(fù)雜的二維甚至三維電路。

2023 年 10 月，佳能推出納米壓印設(shè)備 FPA-1200NZ2C，成功實(shí)現(xiàn)最小 14 納米的線寬圖案化，這一成就已達(dá)到當(dāng)今最先進(jìn)的邏輯半導(dǎo)體生產(chǎn)所需的 5 納米節(jié)點(diǎn)。隨著掩模技術(shù)持續(xù)精進(jìn)，佳能宣稱有望將最小線寬推進(jìn)至 10 納米，這預(yù)示著其正朝著雄心勃勃的 2 納米節(jié)點(diǎn)邁進(jìn)。這一系列成就都彰顯了納米壓印技術(shù)在精度和創(chuàng)新方面的卓越實(shí)力，也標(biāo)志著納米壓印技術(shù)已實(shí)質(zhì)性邁入先進(jìn)芯片制造領(lǐng)域。

為了提升納米壓印技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力，佳能整合了自身在光學(xué)、材料科學(xué)等多領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。其長(zhǎng)期積累的精密光學(xué)技術(shù)，被應(yīng)用于優(yōu)化掩模與晶圓的對(duì)準(zhǔn)精度，確保在壓印過程中電路圖案能夠精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移。

在材料研發(fā)方面，佳能致力于開發(fā)適配納米壓印技術(shù)的光刻膠與掩模材料，以提升圖案的復(fù)制質(zhì)量與設(shè)備的耐用性。舉例來說，佳能通過改進(jìn)光刻膠的配方，使其在壓印過程中對(duì)圖案的保真度更高，減少圖案變形等問題，從而提升芯片制造的良品率。

早在 2014 年，佳能收購(gòu)了主攻納米壓印基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)的 Molecular Imprints 公司。在此之前，Molecular Imprints 就致力于用納米壓印技術(shù)完成 32nm 邏輯節(jié)點(diǎn)制造，卻因生產(chǎn)效率、資金及良率等難題，進(jìn)展受阻。佳能完成收購(gòu)后，巧妙融合自身鏡頭技術(shù)與 Molecular Imprints 的曝光技術(shù)，成功搭建起納米壓印技術(shù)研發(fā)的初步框架，加速了納米壓印技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程。

此后，與日本存儲(chǔ)芯片制造商鎧俠（Kioxia）的合作，堪稱佳能在納米壓印技術(shù)領(lǐng)域的重要布局。近十年來，雙方共同投入大量資源，針對(duì)納米壓印技術(shù)在芯片制造中的實(shí)際應(yīng)用展開研究與優(yōu)化。在合作過程中，鎧俠于 2021 年提出納米壓印技術(shù)可大幅減少耗能，并降低設(shè)備成本，這一觀點(diǎn)得到了實(shí)踐驗(yàn)證。

此外，大日本印刷株式會(huì)社（DNP）作為半導(dǎo)體零組件制造商，在掩模等關(guān)鍵零部件生產(chǎn)方面技術(shù)精湛。佳能與 DNP 合作，著力攻克納米壓印技術(shù)中的掩模難題。掩模是納米壓印技術(shù)中的關(guān)鍵一環(huán)，其質(zhì)量直接影響圖案轉(zhuǎn)移的精度和芯片制造的良品率。佳能借助 DNP 在材料和制造工藝上的優(yōu)勢(shì)，不斷改進(jìn)掩模技術(shù)，使得納米壓印設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)更精細(xì)的圖案化。例如，通過合作研發(fā)新型掩模材料，提高了掩模的耐用性和圖案保真度，有效減少了圖案變形等問題，為提升芯片制造質(zhì)量提供了保障。

這一系列的產(chǎn)業(yè)合作成為佳能探索新路徑的重要策略。

2024 年，佳能成功向位于美國(guó)得克薩斯州的半導(dǎo)體聯(lián)盟得克薩斯電子研究所（TIE）交付了 FPA-1200NZ2C 設(shè)備，TIE 成員包括英特爾、恩智浦、三星等全球領(lǐng)先的芯片公司，以及公共部門和學(xué)術(shù)組織。

這一里程碑式的事件，標(biāo)志著佳能納米壓印光刻技術(shù)在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。通過與這些機(jī)構(gòu)的合作，佳能能夠獲取更多實(shí)際生產(chǎn)需求反饋，進(jìn)一步推動(dòng)納米壓印技術(shù)的完善與應(yīng)用拓展。

納米壓印技術(shù)，優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)并存

相較于 EUV 光刻，納米壓印技術(shù)展現(xiàn)出多維度的顯著優(yōu)勢(shì)，為芯片制造產(chǎn)業(yè)帶來了新的發(fā)展思路與可能。

首先是成本層面：納米壓印技術(shù)具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。EUV 光刻機(jī)內(nèi)部集成了超精密光學(xué)系統(tǒng)、極紫外光源等復(fù)雜且昂貴的組件，使得單臺(tái)設(shè)備價(jià)格飆升至幾億美元，若考慮后續(xù)維護(hù)、升級(jí)費(fèi)用，成本更是高得驚人。而納米壓印設(shè)備，從硬件構(gòu)成來看，無需構(gòu)建像 EUV 光刻機(jī)那樣龐大復(fù)雜的光學(xué)投影系統(tǒng)，也無需配備產(chǎn)生極紫外光的高成本光源組件。佳能 CEO 御手洗富士夫曾透露，納米壓印設(shè)備價(jià)格相較 EUV 光刻機(jī)低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

在能耗方面：鎧俠研究數(shù)據(jù)表明，納米壓印技術(shù)制程簡(jiǎn)單，其設(shè)備耗電量?jī)H為 EUV 技術(shù)的 10%，設(shè)備投資成本可降低至 EUV 設(shè)備的 40%。對(duì)于芯片制造商而言，這意味著在大規(guī)模生產(chǎn)芯片過程中，使用納米壓印技術(shù)能夠大幅削減前期設(shè)備采購(gòu)成本與長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本，尤其對(duì)于小型半導(dǎo)體制造商，低門檻的設(shè)備投入與運(yùn)營(yíng)成本，為其進(jìn)入先進(jìn)芯片制造領(lǐng)域提供了可能。

從技術(shù)原理與工藝過程分析：EUV 光刻基于極紫外光的投影成像原理，將電路圖案從掩模轉(zhuǎn)移到涂有光刻膠的晶圓上的過程受光學(xué)衍射極限等物理規(guī)律限制，為實(shí)現(xiàn)更高分辨率，需要不斷優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)、提升光源性能，研發(fā)難度極大。納米壓印技術(shù)則截然不同，它采用類似 " 蓋章 " 的方式，將預(yù)先刻有半導(dǎo)體電路圖的掩模直接壓印在晶圓上的光刻膠層，一次壓印即可形成復(fù)雜的二維甚至三維電路。這種方式在物理原理上避開了光刻中的衍射限制，理論上能實(shí)現(xiàn)更高分辨率圖形轉(zhuǎn)移。

例如，佳能的納米壓印設(shè)備 FPA-1200NZ2C 能實(shí)現(xiàn)最小 14 納米的線寬圖案化，且隨著掩模技術(shù)改進(jìn)，有望推進(jìn)至 10 納米，足以支持 5 納米制程邏輯半導(dǎo)體生產(chǎn)，已達(dá)到先進(jìn)芯片制造領(lǐng)域的精度水準(zhǔn)。同時(shí)，納米壓印技術(shù)無需多次重復(fù)曝光，減少了因多次曝光產(chǎn)生的累積誤差，提升了圖案復(fù)制的精度與一致性，在提升芯片良品率方面潛力巨大。

在市場(chǎng)布局上：佳能選擇避開 ASML 主賽道聚焦特定細(xì)分市場(chǎng)，逐步滲透。EUV 光刻機(jī)主要應(yīng)用于先進(jìn)制程芯片制造，服務(wù)于對(duì)芯片性能、集成度要求極高的高端市場(chǎng)，如高性能計(jì)算芯片、智能手機(jī)芯片、AI 芯片等領(lǐng)域，但其高昂成本與復(fù)雜技術(shù)限制了應(yīng)用范圍。納米壓印技術(shù)憑借成本優(yōu)勢(shì)，在對(duì)成本敏感且對(duì)制程精度有一定要求的細(xì)分市場(chǎng)，如 3D NAND 閃存芯片制造領(lǐng)域極具競(jìng)爭(zhēng)力。

3D NAND 領(lǐng)域，對(duì)芯片制程精度的要求雖高，但相比最先進(jìn)的邏輯芯片制程，仍有一定差異，且對(duì)成本更為敏感。納米壓印設(shè)備能夠滿足其精度需求的同時(shí)，大幅降低生產(chǎn)成本，像鎧俠（Kioxia）與佳能深度合作，積極推進(jìn)納米壓印技術(shù)在 3D NAND 閃存芯片量產(chǎn)中的應(yīng)用。通過率先在細(xì)分市場(chǎng)站穩(wěn)腳跟，佳能能夠積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，完善技術(shù)，并建立起市場(chǎng)口碑，為后續(xù)拓展更復(fù)雜的芯片制造市場(chǎng)奠定基礎(chǔ)。

此外，光學(xué)器件和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域同樣受益于納米壓印技術(shù)的發(fā)展。例如 AR/VR 眼鏡采用 NIL 工藝實(shí)現(xiàn)微納結(jié)構(gòu)光柵量產(chǎn)。大面積納米壓印技術(shù)的突破，使得在玻璃或薄膜等基板上精確印制復(fù)雜透鏡或棱鏡結(jié)構(gòu)成為可能，為高精度顯示技術(shù)發(fā)展提供了有力支撐。

此外，對(duì)于一些小批量、多樣化芯片生產(chǎn)需求，如科研機(jī)構(gòu)研發(fā)芯片、特定領(lǐng)域定制芯片等，納米壓印技術(shù)使得芯片設(shè)計(jì)廠商甚至可以不依賴晶圓代工廠，自行完成小批量芯片生產(chǎn)，增加了產(chǎn)業(yè)生態(tài)的靈活性與多樣性。

綜合來看，隨著佳能 FPA-1200NZ2C 光刻機(jī)的推出，有望打破 EUV 壟斷僵局，為全球芯片制造開辟新路徑。在 5nm 芯片制造領(lǐng)域，過去一直被 EUV 光刻機(jī)所壟斷，而其他先進(jìn)的 DUV 光刻機(jī)僅能達(dá)到 7nm 的制程，難以突破。然而，佳能的新設(shè)備卻打破了這一格局，展現(xiàn)了其在芯片制造技術(shù)上的創(chuàng)新實(shí)力。

不過，納米壓印技術(shù)在發(fā)展進(jìn)程中也面臨諸多挑戰(zhàn)。

在技術(shù)層面，如何在大規(guī)模生產(chǎn)中確保納米壓印技術(shù)的穩(wěn)定性與良品率是關(guān)鍵挑戰(zhàn)。由于晶圓和掩膜直接接觸，容易混入細(xì)小垃圾和灰塵，導(dǎo)致殘次品出現(xiàn)，嚴(yán)重影響良品率。同時(shí)，現(xiàn)行掩模工藝對(duì)表面粗糙度改善不足，隨著微縮化推進(jìn)，粗糙度問題需以圖形節(jié)距比為基準(zhǔn)量化評(píng)估并嚴(yán)格控制。以及如何確保模板的耐用性和高精度，如何有效減少晶圓變形和污染問題，以及如何進(jìn)一步提升壓印的速度和效率等，都是亟待解決的技術(shù)難題。

在產(chǎn)業(yè)化方面，該技術(shù)與現(xiàn)有的基于 DUV 或 EUV 光刻的產(chǎn)線不兼容，現(xiàn)有大型芯片制造商若采用納米壓印技術(shù)，需重新建立全新生產(chǎn)線，這無疑增加了技術(shù)推廣難度與成本。

此外，該技術(shù)尚未經(jīng)過長(zhǎng)期驗(yàn)證和優(yōu)化，其可靠性和兼容性尚需時(shí)日來完善。因此，多數(shù)半導(dǎo)體廠商仍傾向于采用成熟的 EUV 光刻技術(shù)，對(duì)納米壓印技術(shù)的接受度相對(duì)較低。

實(shí)際上，納米壓印技術(shù)并非佳能獨(dú)家研發(fā)，其概念最早由美國(guó) IBM 公司在 1996 年提出，并經(jīng)過眾多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的不斷改進(jìn)與發(fā)展。然而，由于模板制作、晶圓對(duì)準(zhǔn)、光敏材料固化等技術(shù)難題的存在，該技術(shù)一直未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。

綜上所述，佳能的納米壓印技術(shù)以其獨(dú)特的創(chuàng)新性和前瞻性，為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來了全新的光刻方案，不僅帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，也催生了行業(yè)內(nèi)的挑戰(zhàn)與變革。

盡管挑戰(zhàn)重重，但不可否認(rèn)的是，佳能憑借納米壓印技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)、高分辨率潛力以及獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)加工能力，已在眾多領(lǐng)域嶄露頭角，為業(yè)界開辟了一條全新的發(fā)展路徑，并對(duì)整個(gè)光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生了不可忽視的影響。隨著技術(shù)的不斷成熟與完善，未來有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，重塑半導(dǎo)體及微納制造產(chǎn)業(yè)生態(tài) 。

對(duì)納米壓印技術(shù)感興趣的朋友，可以點(diǎn)擊筆者此前對(duì)話納米壓印技術(shù)發(fā)明人周郁教授的文章《對(duì)話納米壓印技術(shù)發(fā)明人周郁：用變革性的新技術(shù)突破光刻瓶頸！》，進(jìn)一步了解該技術(shù)的來龍去脈和更多細(xì)節(jié)。

佳能重新殺回 ArF 光刻市場(chǎng)

在光刻技術(shù)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中，佳能除了大力發(fā)展納米壓印技術(shù)，還在其他多個(gè)方向上積極探尋新思路、開拓新探索，力求在與 ASML 的競(jìng)爭(zhēng)中突出重圍，重塑在光刻領(lǐng)域的地位。

例如，回歸 ArF 光刻設(shè)備市場(chǎng)，填補(bǔ)制程空白，就是佳能的一大舉措。佳能于 2024 年宣布將重新殺回 ArF 光刻設(shè)備市場(chǎng)，并計(jì)劃于 2025 年下半年推出新產(chǎn)品。

這一舉動(dòng)意義非凡，自 2003 年起，佳能便暫別 ArF 光刻設(shè)備的研發(fā)與新品推出，時(shí)隔 22 年的回歸，是對(duì)市場(chǎng)需求變化的敏銳回應(yīng)。此前，佳能的半導(dǎo)體光刻設(shè)備業(yè)務(wù)多聚焦于波長(zhǎng)較長(zhǎng)的非先進(jìn)制程領(lǐng)域，如 i-line 和 KrF 光刻設(shè)備。但半導(dǎo)體制造工藝持續(xù)向精細(xì)化邁進(jìn)，對(duì)更細(xì)線寬的需求與日俱增，i-line 和 KrF 光刻設(shè)備已難以滿足邏輯芯片等領(lǐng)域特定制程的要求。

即將推出的 ArF 光刻設(shè)備，以佳能在 KrF 光刻設(shè)備上積累的技術(shù)為根基，創(chuàng)新性地搭載了適配 ArF 的全新鏡頭設(shè)計(jì)。這一設(shè)計(jì)巧妙之處在于，能讓現(xiàn)有 KrF 光刻設(shè)備用戶更輕松地接納新設(shè)備，大幅降低工廠改造所需的時(shí)間與資金成本。并且，新設(shè)備在吞吐量上有顯著提升，同時(shí)強(qiáng)化了對(duì)齊修正功能，進(jìn)一步提高了重疊精度。佳能將目標(biāo)明確鎖定在 65 納米線寬的邏輯芯片及 CMOS 圖像傳感器的生產(chǎn)上，精準(zhǔn)切入市場(chǎng)空白，利用自身在光刻設(shè)備領(lǐng)域的技術(shù)底蘊(yùn)與市場(chǎng)基礎(chǔ)，試圖在這一細(xì)分領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，完善產(chǎn)品布局，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

尼康的轉(zhuǎn)型之路：深耕細(xì)分與技術(shù)升級(jí)

在光刻機(jī)市場(chǎng)，尼康曾是當(dāng)之無愧的行業(yè)先鋒，尤其在 193nm 波長(zhǎng)光源的干式光刻機(jī)時(shí)代，其技術(shù)實(shí)力與市場(chǎng)地位均處于領(lǐng)先位置。

然而，在技術(shù)路線選擇的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，在考慮下一代光源時(shí)，尼康和佳能認(rèn)為開發(fā) 154nm 波長(zhǎng)的光源更可行，而臺(tái)積電在這時(shí)提出了一種全新技術(shù)思路，即在晶圓前加水，利用水的折射特性來縮短光線波長(zhǎng)以提高分辨率。

面對(duì)臺(tái)積電提出的浸潤(rùn)式方案，尼康沒有采用，而是選擇繼續(xù)沿著 154nm 光源的方向研發(fā)。這是因?yàn)榇饲澳峥翟?154nm 波長(zhǎng)光源的研發(fā)上投入了大量資源和精力，如果放棄意味著前期的投入將付諸東流。同時(shí)，尼康也擔(dān)心這種新技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)面臨諸如光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度大、水介質(zhì)對(duì)光刻過程的穩(wěn)定性和一致性影響難以控制、與現(xiàn)有光刻工藝和材料的兼容性問題等技術(shù)挑戰(zhàn)，相反，繼續(xù)在相對(duì)熟悉的波長(zhǎng)光源技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低。

結(jié)果就是這一次對(duì)技術(shù)趨勢(shì)的誤判導(dǎo)致尼康失去了在光刻機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。2004 年，ASML 與臺(tái)積電合作推出了世界上第一臺(tái)浸潤(rùn)式光刻機(jī) ArFi，此后市場(chǎng)份額一路狂飆，目前在浸沒式 ArF 光刻領(lǐng)域掌握著九成以上的市場(chǎng)份額。而尼康和佳能被迫放棄 154nm 光源研究轉(zhuǎn)而跟進(jìn)浸潤(rùn)式光刻機(jī)開發(fā)，但已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在 ASML 之后。

與佳能類似，尼康并未因此一蹶不振，而是積極探索新技術(shù)，試圖重新找回在光刻領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位。

尼康將開發(fā)新一代 ArFi 光刻機(jī)，

搶奪 ASML 市場(chǎng)

尼康在其 2025 財(cái)年第三財(cái)季財(cái)報(bào)演示文稿中透露，正與合作伙伴共同開發(fā)一款兼容 ASML 主導(dǎo)的浸沒式 ArF（ArFi）光刻生態(tài)的新型光刻機(jī)，預(yù)計(jì)于 2028 財(cái)年推出。

尼康認(rèn)為，隨著 DRAM 內(nèi)存和邏輯半導(dǎo)體向三維發(fā)展，浸沒式 ArF 光刻需求將持續(xù)增長(zhǎng)。為吸引更多客戶，尼康計(jì)劃使新設(shè)備與 ASML 的同類設(shè)備生態(tài)兼容（據(jù)透露，新系統(tǒng)將支持 ASML 的光罩），方便用戶從 ASML 平臺(tái)遷移至尼康平臺(tái)。此舉旨在提升尼康在全球光刻機(jī)市場(chǎng)的份額，特別是在浸沒式 ArF 領(lǐng)域。

此外，新一代光刻機(jī)將采用創(chuàng)新的鏡頭和工件臺(tái)設(shè)計(jì)，新鏡頭有望在光學(xué)性能上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化，提高光線的聚焦精度與傳輸效率，從而提升光刻分辨率；新工件臺(tái)則會(huì)在運(yùn)動(dòng)精度、穩(wěn)定性以及與鏡頭的協(xié)同工作能力上進(jìn)行改進(jìn)，確保晶圓在曝光過程中能夠精準(zhǔn)定位，減少誤差。并且，尼康在設(shè)計(jì)中充分考慮了設(shè)備的維護(hù)便利性，通過采用模塊化設(shè)計(jì)、易于更換的零部件以及智能化的故障診斷系統(tǒng)，降低設(shè)備的維護(hù)成本與停機(jī)時(shí)間，提高設(shè)備的整體使用效率。

這些技術(shù)優(yōu)勢(shì)或?qū)⒂兄谀峥翟谑袌?chǎng)上與 ASML 展開競(jìng)爭(zhēng)。尼康還透露，再下一代產(chǎn)品的開發(fā)預(yù)計(jì)在 2030 年后啟動(dòng)。

在浸沒式 ArF 光刻領(lǐng)域，ASML 憑借其先進(jìn)的 TWINSCAN 雙工件臺(tái)技術(shù)，已經(jīng)占據(jù)了超過九成的市場(chǎng)份額。而尼康，作為該領(lǐng)域的另一位主要參與者，正尋求提升其在市場(chǎng)中的占比，目標(biāo)是將份額提高到與干式 ArF 領(lǐng)域相當(dāng)?shù)乃健?/p>

實(shí)際上，尼康在浸沒式光刻領(lǐng)域已有技術(shù)積累。2024 年，尼康公司就推出了 NSR-S636E 浸潤(rùn)式 ArF 光刻機(jī)，這是尼康生產(chǎn)率最高的光刻機(jī)產(chǎn)品，生產(chǎn)效率提升了 10-15%。

這款光刻機(jī)采用增強(qiáng)型 iAS 設(shè)計(jì)，可用于高精度測(cè)量、圓翹曲和畸變校正，重疊精度 ( MMO ) 更高，號(hào)稱不超過 2.1 納米；分辨率小于 38 納米，鏡頭孔徑 1.35，曝光面積為 26x33 毫米。對(duì)比當(dāng)型號(hào)，它的整體生產(chǎn)效率可提高 10-15％，創(chuàng)下尼康光刻設(shè)備的新高，每小時(shí)可生產(chǎn) 280 片晶圓，停機(jī)時(shí)間也更短。據(jù)悉，這款光刻機(jī)使用的光源技術(shù)是 20 世紀(jì) 90 年代就已經(jīng)成熟的 "i-line"，再加上相關(guān)零件、技術(shù)的成熟化，價(jià)格將比競(jìng)品便宜 20-30％左右。在不犧牲生產(chǎn)效率的前提下，這款光刻機(jī)還可在需要高重疊精度的半導(dǎo)體制造中提供更高的性能，尤其是先進(jìn)邏輯和內(nèi)存、CMOS 圖像傳感器、3D 閃存等 3D 半導(dǎo)體制造。

但要在高端市場(chǎng)挑戰(zhàn) ASML，尼康仍需突破。這也是其計(jì)劃 2028 年計(jì)劃推出兼容 ASML 主導(dǎo)的浸沒式 ArF（ArFi）光刻生態(tài)的新型光刻機(jī)的關(guān)鍵動(dòng)力所在。

這一系列舉措表明，尼康正有條不紊地推進(jìn)浸沒式 ArF 光刻技術(shù)的迭代升級(jí)，逐步構(gòu)建起自身在該領(lǐng)域的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力與市場(chǎng)影響力。

尼康推出首款適用于 FOPLP 工藝的光刻系統(tǒng)

2025 年 7 月，尼康宣布推出其首款面向半導(dǎo)體后道工藝的光刻系統(tǒng) DSP-100，支持最大 600mm × 600mm 的大型基板，采用無掩模技術(shù)，每小時(shí)可處理 50 片基板。

這一創(chuàng)新設(shè)備瞄準(zhǔn)了先進(jìn)封裝領(lǐng)域，避開了 ASML 牢牢掌控的前道光刻機(jī)市場(chǎng)。

回顧過去十年，ASML 憑借 EUV 在先進(jìn)制程碾壓全球，尼康則逐步退出最前沿節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)，專注 DUV 和封裝市場(chǎng)。而這次發(fā)布的無掩模系統(tǒng)，恰恰命中一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域：先進(jìn)封裝。

DSP-100 光刻機(jī)代表了尼康的技術(shù)融合戰(zhàn)略。這款設(shè)備結(jié)合了半導(dǎo)體光刻機(jī)的高分辨率技術(shù)與平板顯示曝光設(shè)備的多鏡組技術(shù)，采用相當(dāng)于 i-line 的光源，通過 SLM（空間光調(diào)制器）以無掩膜的形式將電路圖案直接投射至基板，實(shí)現(xiàn)了 1.0 μ m L/S 的高分辨率和≤ ± 0.3 μ m 的重合精度，主要面向 2.5D/3D 集成、Chiplet 組裝、先進(jìn)封裝等新興應(yīng)用場(chǎng)景，專為大面積先進(jìn)封裝光刻而設(shè)計(jì)。

這是目前業(yè)界首個(gè)實(shí)現(xiàn)大面積封裝基板高精度直寫的系統(tǒng)，并明確定位于取代掩模式封裝光刻。其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在多個(gè)方面：

高分辨率與高產(chǎn)能的結(jié)合：DSP-100 將尼康的高分辨率半導(dǎo)體光刻技術(shù)與平板顯示器（FPD）光刻系統(tǒng)的多透鏡技術(shù)相結(jié)合。它實(shí)現(xiàn)了高分辨率（1.0 μ m L/S）、出色的套準(zhǔn)精度（≦ ± 0.3 μ m）以及高產(chǎn)能——使用 600 × 600 毫米基板時(shí)每小時(shí)可達(dá) 50 片。

尼康的專有技術(shù)將多個(gè)投影鏡頭排列成陣列，并對(duì)其進(jìn)行精確控制，從而產(chǎn)生如同使用單個(gè)巨大鏡頭一樣的效果。這使得單次曝光即可實(shí)現(xiàn)更大面積的圖案化。

適用于大型先進(jìn)封裝應(yīng)用的無掩模操作：與需要帶有電路圖案的光掩模的傳統(tǒng)光刻系統(tǒng)不同，DSP-100 使用空間光調(diào)制器（SLM）直接將電路圖案投射到基板上，無需光掩模。這種方法消除了光掩模的尺寸限制，為大型先進(jìn)封裝應(yīng)用提供了更大的靈活性，并簡(jiǎn)化了開發(fā)流程——降低了客戶的成本和交付周期。

支持大型方形基板 - 生產(chǎn)力比晶圓高 9 倍：DSP-100 支持對(duì)最大尺寸為 600 × 600 毫米的大型方形基板進(jìn)行曝光。對(duì)于 100 毫米見方的大型封裝，每片基板的生產(chǎn)力比使用 300 毫米晶圓時(shí)高出 9 倍。此外，該系統(tǒng)還提供高精度的基板翹曲和變形校正，采用無掩模技術(shù)降低生產(chǎn)成本，并通過固態(tài)光源減少維護(hù)成本，支持更環(huán)保的制造。

在當(dāng)前以 Chiplet 芯粒技術(shù)為代表的先進(jìn)封裝領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，對(duì)高分辨率、大面積曝光的后端光刻機(jī)需求激增的背景下，尼康 DSP-100 的推出，精準(zhǔn)切入市場(chǎng)痛點(diǎn)，為自身開拓了新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)，有望在先進(jìn)封裝設(shè)備市場(chǎng)占據(jù)一席之地。

顛覆性技術(shù)，探索 EUV 替代方案

在 ASML 憑借 EUV 技術(shù)壟斷先進(jìn)光刻市場(chǎng)的背景下，除了佳能和尼康之外，全球多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)正通過顛覆性技術(shù)路線探索替代方案。

例如，美國(guó)企業(yè) Inversion Semiconductor 利用激光尾場(chǎng)加速（LWFA）技術(shù)，通過臺(tái)式粒子加速器產(chǎn)生高功率軟 X 射線（目標(biāo)波長(zhǎng) 6.7 納米），聲稱可在相同數(shù)值孔徑下使晶體管密度翻倍，同時(shí)將設(shè)備體積縮小至傳統(tǒng)加速器的千分之一，設(shè)備成本降低至 EUV 的 1/3，且光源波長(zhǎng)可調(diào)，覆蓋 13.5nm 至 6.7nm 范圍。其與勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室合作的 "BELLA-LUX" 項(xiàng)目，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) 1 千瓦光源輸出，并開發(fā)適配的鏡面系統(tǒng)以支持多臺(tái)光刻機(jī)并行工作。該技術(shù)若成功，將顯著降低 EUV 對(duì)高功率激光器和復(fù)雜反射鏡的依賴。預(yù)計(jì) 2025 年完成原型機(jī)測(cè)試，計(jì)劃 2028 年量產(chǎn)，特斯拉和應(yīng)用材料已對(duì)工業(yè) X 射線成像應(yīng)用表現(xiàn)出興趣。

歐洲公司 Lace Lithography AS 基于原子光刻技術(shù)，利用亞穩(wěn)態(tài)氦原子直接在硅片上刻蝕圖案，分辨率達(dá) 2 納米，超越 EUV 的波長(zhǎng)限制。其核心原理是通過色散力掩模控制原子束運(yùn)動(dòng)，無需傳統(tǒng)掩膜和光源系統(tǒng)。該技術(shù)已獲歐盟 "FabouLACE" 項(xiàng)目資助，計(jì)劃 2031 年前商業(yè)化，并由 IMEC 進(jìn)行性能驗(yàn)證。相較于 EUV，其成本可降低 50% 以上，且能耗僅為 EUV 的 1/10。

奧地利公司 IMS Nanofabrication 的多束電子束光刻系統(tǒng)（MBMW）優(yōu)勢(shì)顯著，顛覆掩模寫入技術(shù)。相比可變形狀光束技術(shù)，其寫入時(shí)間與圖案復(fù)雜度無關(guān)，高吞吐量下可用低靈敏度抗蝕劑，分辨率和關(guān)鍵尺寸均勻性出色，推動(dòng) EUV 掩模大規(guī)模制造及反向光刻等技術(shù)應(yīng)用。

德國(guó)默克與三星、SK 海力士合作開發(fā)嵌段共聚物自組裝技術(shù)（DSA），通過材料與工藝創(chuàng)新，降低對(duì)設(shè)備的依賴，通過化學(xué)引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)納米級(jí)圖案，可減少 30% 的 EUV 曝光次數(shù)。該技術(shù)通過深度學(xué)習(xí)優(yōu)化模板設(shè)計(jì)，已在三星 3nm 工藝中進(jìn)行驗(yàn)證，目標(biāo) 2030 年前量產(chǎn)。相較于 EUV，其單晶圓成本可降低 20%。

這些探索雖尚未完全替代 EUV，但已在成本、能耗、工藝復(fù)雜度等維度展現(xiàn)出差異化競(jìng)爭(zhēng)力。未來，技術(shù)路線的多元化或?qū)⑼苿?dòng)光刻領(lǐng)域從 " 單一巨頭壟斷 " 向 " 多技術(shù)并存 " 轉(zhuǎn)型。

與此同時(shí)，為了更好地應(yīng)對(duì) ASML 的競(jìng)爭(zhēng)，以佳能和尼康為代表的設(shè)備廠商們需要積極構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)盟。

一方面，加強(qiáng)與芯片制造商的深度合作，例如佳能可與更多小型半導(dǎo)體制造商合作，為其提供定制化的納米壓印解決方案，幫助這些企業(yè)降低先進(jìn)芯片制造門檻，同時(shí)也能積累更多不同應(yīng)用場(chǎng)景下的技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。尼康在開發(fā)新型浸沒式 ArF 光刻機(jī)過程中，可與芯片制造商緊密協(xié)作，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求優(yōu)化設(shè)備性能。尼康的 DSP-100 已在先進(jìn)封裝市場(chǎng)嶄露頭角，后續(xù)應(yīng)加大市場(chǎng)推廣力度，與更多先進(jìn)封裝企業(yè)建立合作關(guān)系，根據(jù)客戶需求不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能。

另一方面，與材料供應(yīng)商、科研機(jī)構(gòu)建立長(zhǎng)期合作關(guān)系也至關(guān)重要。材料供應(yīng)商能為其提供更適配的光刻膠、掩模材料等，提升設(shè)備性能與工藝穩(wěn)定性；科研機(jī)構(gòu)則可在基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)探索方面提供支持，加速技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)程。通過構(gòu)建完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)盟，增強(qiáng)自身在產(chǎn)業(yè)鏈中的影響力與話語權(quán)，共同推動(dòng)光刻技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

此外，上述企業(yè)還可將目光投向新興市場(chǎng)，如快速崛起的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，通過提供高性價(jià)比的產(chǎn)品與優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)，開拓新的市場(chǎng)空間，降低對(duì)傳統(tǒng)成熟市場(chǎng)的依賴，逐步提升市場(chǎng)份額。

寫在最后

能看到，雖然 ASML 在光刻機(jī)行業(yè)一家獨(dú)大，但圍繞該產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)從未停歇。

佳能押注納米壓印技術(shù)，推出 FPA-1200NZ2C 設(shè)備，在成本、能耗上優(yōu)勢(shì)顯著，與多方合作拓展應(yīng)用；尼康深耕浸沒式 ArF 技術(shù)，推出新設(shè)備并布局先進(jìn)封裝市場(chǎng)。此外，多家企業(yè)也在探索替代 EUV 的技術(shù)。這些探索雖面臨挑戰(zhàn)，卻為行業(yè)注入活力，未來光刻領(lǐng)域或從壟斷走向多技術(shù)并存。

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