发布日期:2025-08-21 00:29点击次数:
8月1日,从杭州传来一条令人振奋的消息:中国的首台半导体级步进式纳米压印光刻机——PL-SR,正式交付成功。这一设备的投入使用,不仅代表技术上的一大进步,更像是一记重击,打破了长期困扰中国芯片生产的“卡脖子”难题。
这台光刻机可不仅仅是打破了日本佳能的技术封锁,还避开了荷兰ASML的极紫外(EUV)路线,为中国自主研发芯片制造开辟出了一条全新的“印章式”工艺路径。那么,它到底是什么类型的设备?为什么能让国产芯片产业在国际封锁的重压下实现“弯道超车”?背后又是哪支团队,在短短五年时间里,完成了从实验室到生产线的惊人逆转?
这所有的突破,或许正标志着中国半导体行业迈向全面崛起的起点。PL-SR的交付并非偶然出现,而是长时间积累的必然产物。早在2017年,杭州璞璘科技就已经悄然成立,开始在纳米压印设备、材料以及工艺方面进行系统性布局。
核心团队与纳米压印技术的发明人Stephen Chou(周郁)院士密切合作,建立起从理论研究到工程应用的“学术—技术—产业”一体化体系。五年时间后,一台真正适合量产、性能与国际先进设备不相上下的国产光刻机终于问世,这不是巧合,而是必然的结果。
像ASML的EUV设备那样的传统光刻机,使用13.5nm的极紫外光,成本很高,系统也特别复杂,维护起来相当困难,一台设备的价格能达到上亿美元。而PL-SR走的路线完全不一样,放弃了传统的光源系统,转而采用“盖印章”式的纳米压印技术。
它利用高精度石英模板,直接把电路图案“压印”到光刻胶上,彻底摆脱了光学系统的物理限制。这项技术不再受光的波长束缚,分辨率的极限由模板决定,理论上可以突破2nm,而这正是传统光刻技术难以达到的高精度水平。
璞璘团队成功突破了几项核心工艺难题。比如喷墨涂胶技术,就像打印机一样可以灵活调节光刻胶的用量,将涂层厚度控制在10nm以下,薄得几乎像蝉翼一般。
另外,非真空贴合工艺让模板和晶圆之间实现完全没有气泡和残留胶的紧密结合,贴合的精度就像针尖刺绣般细致。而且,模板拼接技术也得到了提升,小尺寸的模板可以拼接成12英寸晶圆阵列,完全满足大规模生产的需要。
这些创新让PL-SR的线宽压缩到了10nm以下,超出了佳能FPA-1200NZ2C的14nm极限。光刻设备的难点在于系统集成,而璞璘科技却坚定走在“非主流”的纳米压印技术道路上,成功闯出了一条新路。
背后是由一个拥有90%硕士和博士学历的高水平团队,他们拥有超过100项专利,具备从设计到制造再到工艺整合的全面能力。他们打破的,不仅是日本佳能在全球范围内对纳米压印光刻机的垄断,更是对中国芯片设备“无法生产”的疑虑的有力回应。
纳米压印技术另一个显著的优势在于它的成本更具竞争力。与EUV光刻机那种价格动辄上亿、耗能很高、光源效率只有2%的尴尬局面相比,纳米压印设备在制造成本和能耗方面都大大降低了。
工程测试显示,PL-SR的用电量只有EUV的十分之一,设备投入也大约只有后者的四成左右。这对于面临成本压力的国产芯片制造商来说,无疑是一大提振。
2024年,日本佳能推出的FPA-1200NZ2C宣布其最小线宽达到14nm,而PL-SR把线宽控制在10nm以下,还顺利完成了存储芯片的相关验证。这不只是技术上的一次超越,更标志着中国制造设备首次在精度方面直接挑战国际领先企业,并取得了突破性的成果。
在存储芯片行业,纳米压印技术几乎可以说是“天作之合”。比如3D NAND等芯片结构,本身就具有层次分明、图案重复频率高的特点,非常适合用模板压印的方式进行复制。像长江存储这些厂商,非常需要这样的设备来降低制造成本和提升产量,而PL-SR正是专为满足这个需求而开发的。
这次设备的交付,意味着中国首次掌握了可以替代ASML、佳能的自主光刻方案,而且从工艺原理到工程实施,完全没有依赖国外的技术路线,是一次全新的技术突破。
当然,PL-SR并不完全没有缺陷。目前它的对准精度大概在10nm左右,距离逻辑芯片需要的1nm精度还有一定差距。因为逻辑芯片的图案比较复杂,模板切换也很频繁,短时间内还难以赶上EUV光刻机的生产效率。
在存储芯片、硅光芯片、AR微显示器这些新兴领域,PL-SR已经展现出稳定投产的能力,未来还能通过不断优化来加快更新换代。这种做法可以说是“农村包围城市”策略在芯片产业中的一个真实写照。
值得一提的是,PL-SR的交付不仅补充了国内设备的空缺,还彻底摆脱了对外国设备的依赖。以往中国芯片制造商不得不以高价从日本进口设备,还要应付“插队费”和排队等货的尴尬情况。现在,凭借自主研发的设备,中国不仅掌控了主动权,还吸引了苹果等国际品牌采购国产设备和面板。
像OLED蒸镀机的情况也很类似,合肥欣奕华集团在2019年打破了日本的垄断,推出了精度达到1.5微米的G1蒸镀机。这个突破不仅让国内屏幕产业迎来了转机,还让中国在OLED面板市场的份额到2025年实现了50%,首次超过韩国。
这些由设备突破引发的产业链重组,正是中国制造业“从下游逆向推动上游”的典型例子。PL-SR技术的应用,也标志着中国在半导体设备领域首次具备了国际话语权,不再只是“追赶者”,而是开始参与“规则制定”。
通过对模板制造、贴合工艺、脱模控制、缺陷管理等关键工序的掌握,中国已经在高端芯片制程的一些环节实现了自主化,不再完全依赖进口。在当前全球半导体行业局势动荡、EUV设备出口受到限制的情况下,PL-SR的出现就像一场“及时雨”,为国内产业带来了新的希望。
自2020年以来,美国对中国高端芯片出口实行限制,ASML、Nikon等公司纷纷停止向中国出口EUV设备,这使得中国芯片制造遇到严重的供应危机,数百亿的产能不得不停工搁置。而如今,PL-SR的交付在这个关键时刻出现,仿佛为中国半导体行业开启了一扇新的希望之门。
特别是在AI芯片和硅光芯片等前沿技术方面,纳米压印技术的快速升级将成为中国在新兴领域占得先机的关键优势。华为昇腾的AI芯片已经在全国多个数据中心投入使用,其计算能力接近英伟达的产品,而这背后正是国产设备和自主工艺提供的坚实保障。
从实验室走到生产线,从理论变成实际应用,PL-SR的成功不仅仅体现了技术上的突破,更代表了坚定信念的胜利。这台设备的问世,证明了钱学森当年那句铿锵有力的誓言:“外国人能搞,中国人也能搞。”
如今,杭州璞璘科技用一台“印章式”光刻机给出了响亮的回应。未来,随着在精度、效率、材料等方面不断改进,中国完全有望在逻辑芯片方面实现全面追赶甚至赶超。国产设备的崛起不仅仅关系到技术发展,更代表着整个工业体系的全面升级,是供应链协同努力的结果,也是国家政策坚强支持的体现。
这次突围不仅仅是技术路线的变革,更是信心的重塑,也是中国在全球科技版图上重新“盖章”的重要胜利。在短短五年时间里,一台光刻机从无到有,从实验室走到生产线上,不只是刻画出了纳米级的电路,更展现了中国科技自主研发的决心和希望。中国芯片产业的星辰大海,从这次“盖印”起,逐渐变得触手可及。
