未来光刻替代技术—NIL技术介绍

本文主要讲述NIL技术。

目光投向EUV光刻之外的技术路线。纳米压印光刻（Nanoimprint Lithography，简称NIL）作为一种有力的补充方案，近期因佳能推出相关设备而备受关注，业界看好其打破传统光刻机垄断的潜力。

原理与工艺差异       

传统光刻技术（包括DUV和EUV）的本质是利用光源通过掩模版对光刻胶进行图案化，其分辨率由光源波长决定。工艺流程包括涂布光刻胶、掩模对位、曝光、烘烤、显影等步骤。而纳米压印全程无需曝光光源，其成型原理类似于盖章：先用喷墨设备将光刻胶点滴在晶圆表面，再将带有电路纹路的模板下压完成压印，最后通过紫外光照射使光刻胶固化定型。由于纳米压印的分辨率由模板图形大小决定，物理上不存在光刻中的衍射限制，因此可以实现纳米级线宽的图形转移。

主要技术优势

相比光学光刻，NIL大幅精简了工艺流程。在成本方面，NIL设备的整机采购成本和运行功耗均显著低于EUV设备，据佳能官方数据，其售价相较ASML的EUV低一个数量级。此外，纳米压印技术具有高效率，可大幅提升生产速度；在材料选择上更加灵活，不仅适用于硅基材料，还可选择有机和柔性材料，提高了实用性。值得注意的是，纳米压印替代的仅仅是光刻环节，与其他标准制造工艺完全兼容，能够较好地接入现有产业体系。

当前面临的技术挑战        

尽管NIL具备诸多优点，但目前仍存在一些短板。其一，量产验证不足：该技术尚未经过大批量产线充分验证，受原理限制很难实现复杂架构SoC芯片的加工，现阶段仅有结构简单的NAND闪存厂商在评估导入。其二，晶圆形变隐患：压印和紫外固化环节容易造成晶圆细微形变，难以适配当下先进工艺必备的3D堆叠集成工艺。其三，模板寿命与对准问题：由于模板需要直接接触压印胶工作，容易产生损伤或污染，缩短模板寿命；同时，压印过程中存在垂直方向的运动，会带来多方向的偏差，需要精密的机械装置配合检测设备实施对准。其四，产业链不成熟：缺少NIL专用光刻胶、配套零部件与专用设备，搭建完整供应链是落地量产的核心难题。

在光芯片领域的量产突破

在光芯片、NAND闪存等对成本极度敏感的细分领域，纳米压印已率先迎来破局契机。2026年6月，璞璘科技向深圳力策科技交付了真空气压式晶圆级纳米压印光刻机PL-AS，并基于该设备成功实现了8英寸光芯片晶圆的规模化量产验证，整个制造过程完全绕开DUV光刻路线，单片芯片制造成本被压缩至传统DUV方案的十分之一。此前，璞璘科技已于2025年交付了中国首台半导体级步进式纳米压印光刻系统PL-SR，而PL-AS则完成了从装备突破到工艺替代的跨越，是一台可直接替换产线中DUV光刻机的量产型装备。

PL-AS所采用的真空气压式方案，核心是面接触压印。气体像“空气垫”一样对模板施加均匀压力，确保晶圆上每个纳米单元受力一致，残余层厚度偏差可控制在2nm以内；真空环境从根本上避免气泡缺陷，填充率远超辊压工艺。其结构简化，无需DUV光刻中复杂昂贵的光学系统，设备投资与维护成本大幅下降。在核心性能指标上，该设备线宽小于10nm，对准精度可定制百纳米以内，压力均匀性误差低于0.5%。

目前，该量产方案已在多个光芯片细分赛道完成验证：激光雷达芯片方面，实现了18mm大口径OPA芯片的规模化制备；光通讯与传感芯片方面，采用复合模板技术解决了GaAs/InP衬底易碎的瓶颈；硅光芯片方面，实现了环形导光结构8英寸晶圆量产工艺验证，跨尺度结构一次成型，残余层均匀可控。这些案例表明，在光芯片领域，纳米压印已从备选方案转变为比DUV更具成本优势的量产首选方案。

从技术维度看，国产纳米压印已证明可以真正替代DUV光刻，在8英寸晶圆上实现了规模化量产验证，良率和一致性满足商业化要求。从产业维度看，为光芯片制造开辟了一条低成本、自主可控的新通道。从战略维度看，中国企业在纳米压印领域已形成设备、材料、工艺完全自主的闭环体系。这意味着，在半导体光刻这一长期由西方和日本巨头掌控的领域，中国正通过原理创新和工程化突破，走出一条更高性价比、更快产业化的新路。