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日本芯片业,竞逐1nm

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日本领先的半导体材料制造商正在采取战略举措,开发1纳米芯片生产的关键部件,将自己定位于下一代半导体技术的前沿。

大日本印刷公司 (DNP) 在开发 1 纳米级半导体光掩模方面取得了重要里程碑,并已开始向设备制造商分发样品,目标是在 2030 年后实现量产。该公司的突破来自与比利时微电子研究机构 Imec 的战略合作,专注于高数值孔径极紫外 (EUV) 曝光设备的光掩模开发。

通过实施先进的电子束光刻技术和材料优化,DNP成功建立了最佳制造工艺。

该公司的路线图包括到 2027 财年启动 2 纳米光掩模的量产,与国内芯片制造商 Rapidus 的 2 纳米芯片生产时间表保持一致。DNP 预测,到 2027 年,全球外部光掩模市场将扩大 40%,达到 26.7 亿美元。

另一家日本主要材料制造商凸版印刷(Toppan)已于 2023 年开始向 IBM 供应 2 纳米光掩模,并计划在 2026 财年开始量产。该公司已与 Imec 和 IBM 建立了战略合作伙伴关系,共同探索光掩模技术的高级应用。

富士胶片通过推进 1 纳米芯片生产所必需的光刻胶材料,为生态系统做出了贡献,并已承诺投资 130 亿日元建设新的研发中心。为支持这些私营部门的举措,日本教育部已拨款 40 亿日元用于 2025 年的下一代半导体研发。

DNP 的2 nm 及以上的光掩膜

大日本印刷 (DNP) 于 2024 年 12 月 12 日宣布,已成功解决了 2nm 及以后代工艺中逻辑半导体光掩模所需的精细图案,并与 EUV(极紫外)光刻兼容。

此外,DNP还完成了与高数值孔径(NA)兼容的光掩模的基本评估,这些光掩模正在考虑应用于从2nm一代开始的下一代半导体,并将其提供给半导体开发联盟、制造设备制造商、材料制造商。该公司还宣布已开始提供光掩模进行评估。

近年来,针对尖端逻辑半导体,使用EUV光源的EUV光刻的量产不断取得进展。DNP于2023年完成了3nm一代EUV光刻的光掩模制造工艺的开发,并于2024年3月宣布开始全面开发2nm一代逻辑半导体的光掩模制造工艺。作为Rapidus参与的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)的分包商,我们将生产用于尖端逻辑半导体开发的光掩模。与流程和保证相关的技术。

此次,DNP成功将2nm及以后代逻辑半导体光掩模所需的精细图案解析为EUV光刻用光掩模,旨在实现先进半导体制造。为了实现2nm及以后代EUV光刻的光掩模,需要比3nm代小20%以上的图案,并且形状不限于典型的线性或矩形图案,也正在变得越来越小。这需要能够在同一掩模上解析所有精细图案(包括弯曲图案)的技术。针对这些挑战,DNP通过在既定的3nm代制造工艺的基础上进行反复改进,已经达到了2nm代及以后代所需的图案分辨率。

此外,我们还完成了与High NA兼容的EUV光掩模的基本评估,这些光掩模正在考虑用于从2nm一代开始的下一代半导体,并已开始提供样品掩模。用于高NA-EUV光刻的光掩模比常规EUV光刻需要更高的精度和更精细的加工,但DNP创建了与常规EUV光刻的光掩模不同的制造工艺流程,并在此基础上进行了优化。

DNP 将继续建立可提高制造良率的生产技术,并计划于 2027 财年开始为 2nm 代逻辑半导体提供量产光掩模。此外,我们将与imec合作,继续开发光掩模制造技术,着眼于1nm一代。“我们将与国际半导体行业的各个合作伙伴合作促进发展,为日本半导体行业的发展做出贡献。”

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