奈米壓印的初始應用 （二）：近期市場

Canon的FPA-1200NZ2C奈米壓印機這個型號，其實最晚在2015就已出現在相關的學術期刊上了。

已經出現8年的舊機型能夠重新上新聞並且吸引注意，最主要的原因在於它將要進入比較大範圍的半導體量產應用。 
 
延伸報導名人講堂：奈米壓印的初始應用 （一）：技術與挑戰
奈米壓印有2個特性可以有效地拓展它的應用範圍。

第一，是它不僅適用於2D圖形的列印，而且有些3D圖形也可以用單一模板來轉移線路圖形，有效的簡化製程。另外一個特性，是奈米壓印可以用於任何基板，不只是適用於矽晶圓上。 
 
這2個特性讓奈米壓印已經開始被應用於一些次領域，譬如生物感測器等。只是這些領域的產值相對較小，未能獲得充分關注。 
 
這次新聞受到較多關注的原因，是奈米壓印要進入主流半導體製程行列，而且時程明確。 
 
鎧俠（Kioxia；原東芝記憶體）與SK海力士（SK Hynix）將於2025年開始，以奈米壓印技術生產3D NAND Flash。NAND在很長一段時間內是市佔率僅次於DRAM的半導體產品類別，奈米壓印進入大宗產品的製程行列，意義非凡。 
 
東芝（Toshiba）於2004年就開始以奈米壓印試產NAND，目前與Canon和大日本（Dai Nippon）等公司為共同推動建立奈米壓印技術生態的主力成員。SK海力士與鎧俠素有各式的市場、技術合作，同時宣布採用奈米壓印技術也在情理之中。 
 
NAND可以率先採用奈米壓印有其技術上的理由：NAND是記憶體陣列。

一般記憶體陣列線路圖形高度重複，基礎單元結構相對簡單。最重要的是其容量設計可以留有冗餘（redundancy），如果製造過程中有局部線路圖形產生缺陷，可以用硬體方法融斷（fuse）受損部分，以原先預留的冗餘部分替代，晶圓整體良率可以維持在較高水準。 
 
如果奈米壓印要應用到DRAM，缺陷密度的要求也一樣可以較為寬容。但是DRAM底部有很稠密的電晶體觸點（contact），因此上下層間的對準就變得格外重要，以前奈米微影機的技術規格尚達不到量產的要求，需要再改善覆蓋後才談得到DRAM的應用。

至於邏輯晶片，由於線路中大多不是重複的圖形，比較少有冗餘設計的可能，對於粒子或缺陷極為敏感。目前的奈米微影機仍需降低粒子和缺陷才有辦法跨入邏輯晶片的製造應用。 
 
另一個比較有期待的領域是矽光子。

奈米壓印在轉印線路圖形時的線邊緣粗糙度（line-edge roughness）的表現優於曝光機的表現，因為沒有光的干涉、光阻蝕刻等問題，這使得光子在通過這些以奈米壓印製造的光元件時，表現更符合原設計的預期效能，而且一般光學元件製造層數較少，層間覆蓋的問題沒有那麼尖銳。另外，光學元件很多是3D圖形的，這正是奈米壓印的強項之一。 
 
矽光子還有另外一個機緣。原先在異質整合路線圖（Heterogeneous Integration Roadmap；HIR）中計劃於2020年矽光子就會出現在異質整合晶片市場中，但是實際上被延遲了。由於人工智慧（AI）應用的興起，大量資料移動的需求要以光的形式來實現，台積電就宣布在2025年開始矽光子的量產。 
 
半導體產業的邏輯，總是會將機器設備的價值利用到最後一刻，善用原始的巨大投資，所以對新設備的引進就有潛在的利用障礙。但是對於新建的產線或廠，只要事前有足夠的生產驗證，大規模的採用新設備比較有機會。

奈米壓印恰好於此時較明顯的出現在產業的視野之內，不能不說是風生水起的機緣了！