20世纪90年代中期，传统的光刻技艺在制造微弱结构时遭受了瓶颈。纳米压印技艺的出现，不仅给微电子制造范畴而且给平凡的纳米制造范畴开辟一条改进性的全新说念路。

由于它的责任旨趣于传统的光刻技艺是骨子性的不同， 纳米压印技艺据有许多制造上风是传统的光刻技艺无法比拟的。比如，高分辨率 (0.3 nm 分辨率)， 高密度 （<6 nm 半间距), 3D 图案成型, 无光学散射衍射, 衬底反射，大面积，兼容柔性衬底，建造工艺简便, 死板耗, 及高效、低成本的上风。这使纳米压印缓缓成为大规模分娩纳米结构的要害技艺之一，当今已被平凡应用于LED、AR/VR、光学器件、生物医学检测等多个范畴。纳米压印已产生数十亿好意思元的年产值， 而且马上成长。

前不久，跟着佳能公司全球首个纳米压印半导体制造建造FPA-1200NZ2C的推出和委用，宣告着纳米压印技艺在半导体集成电路制造交易化进度再迈出要紧一步，展现出了在半导体范畴替代或补充传统光刻技艺的广博后劲，备受业界眷注。

据悉，佳能的新系统裁减了功耗和成本，可兑现最小线宽为14nm的图形化，特别于5nm芯片节点。尤为值得眷注的是，淌若转换模具该建造致使可以分娩2nm先进制程的芯片，径直瞄准了现时由ASML主导的EUV光刻技艺市集，兑现了前所未有的精度与着力。

多家存储制造商已在纳米压印技艺的使用方面获得了缓缓进展，并将其视为存储家具线的可行遴荐。

能看到，这个激发学术界和产业界平凡眷注，为科技界开放一扇全新大门的纳米压印技艺，正在迎来新的令东说念主闲散的荣光。

纳米压印技艺，开辟一条全新的说念路

纳米压印技艺（Nanoimprint Lithography, NIL）是一种新式的微纳加工技艺。它的责任旨趣与传统的光刻技艺皆备不同。传统的光刻技艺用发射（光或电子）曝光光刻胶和用化学冲洗来形成图案。而纳米压印用机械变形-压印来形成图案。纳米压印将事先图形化的模具压进与涂布好的纳米压印胶， 从而在纳米压印胶上复制出模具上的结构图案。为了减少压印的压力，纳米压印胶需要在压印时相等软 -如水一样（液态团员物）。纳米压印胶有加热型：胶在加热时变软但冷下来变硬；有紫外光照型：胶在光照前时是软但光照后变硬；及热光羼杂型。压印后，模具和纳米压印胶分离-脱模过程。

纳米压印与光学光刻历程对比（图源：佳能）

可以调和为，纳米压印技艺造芯片就像盖印一样，把栅极长度唯有几纳米的电路刻在印记（模具）上，再将印记盖在橡皮泥（压印胶）上，兑现图形回荡后，然后通过热或者UV光照的口头使回荡的图形固化，以完成微纳加工的“雕塑”口头。

从其旨趣不难分析，纳米压印的分辨率由所用模板图形的大小决定，与光源无关。因此，不受光波波长、光源大小， 光源均匀度、光镜数值孔径、聚焦系统、光散射衍射、衬底反射等身分的适度，冲突了传统光学曝光光刻工艺的分辨率极限。

与传统光刻技艺比拟，纳米压印技艺有其许多制造上风是传统的光刻技艺无法比拟的。比如，超高的高分辨率 (0.3 nm )， 高密度 （<6 nm 半间距), 3D 图案成型结构,无光学散射, 大面积, 兼容柔性衬底, 建造工艺简便,死板耗, 及高效、低成本的上风。

这使纳米压印缓缓成为大规模分娩纳米结构的要害技艺之一，当今已被平凡应用于LED、AR/VR、光学器件、生物医学检测等多个范畴。纳米压印是这些范畴的基础，莫得纳米压印，许多这些范畴的家具是不会可能的。

在半导体集成电路应用中，天然纳米压印技艺有许多超过传统的光刻技艺的上风，有取代传统的光刻的后劲，但由于半导体集成电路应用的一些超越需求，纳米压印技艺在这一应用范畴履历了恒久的发展——咫尺半导体集成电路应用的纳米压印机照旧出世。

当今纳米压技艺已成为二十一生纪的要紧变革性技艺之一，可平凡应用于诬捏执行（AR/VR）、光学器件（举例亚波长光学元件）、智高手机、自满器、LED、半导体集成电路， 太阳能电板、数据存储，光学传感器和通讯）、生物医学检测， （举例基因测序和其他生物传感）、电板、医药、医学、以及安全功能（举例金钱和身份识别）等多个范畴。

纳米压印已产生近100亿好意思元的年产值，有上千亿好意思元年产值的后劲。

而这一切树立的背后，是一次次质疑与坚握之间的博弈，是握住越过与冲突创新凝结出的故事篇章。

针对纳米压印这个热点话题，在现时布景和时机下，咱们有幸采访到了好意思国工程院院士、好意思国普林斯顿大学Joseph C. Elgin讲席教师、纳米压印技艺发明东说念主周郁 （Stephen Y. Chou）先生，围绕纳米压印技艺的联系内容进行了深入共享。

当年是如何兑现这一技艺创新？

又是为何从备受质疑到广受眷注？

近30年来，纳米压印技艺获得了哪些着力与进展？

该赛说念的生态近况与技艺瓶颈？

中国在纳米压印赛说念发扬如何？

纳米压印是否终将取代光刻技艺？

...

在本次采访中，周郁院士逐一作念了解答，揭示了纳米压印技艺的前世今生、产业生态与将来行业发展的新机遇。

周郁院士罗致半导体行业不雅察专访

以下为半导体行业不雅察与周郁院士的对话（有删省）

Q：纳米压印技艺是怎么被发明的？

周院士：偶然在1994年，其时光刻的最小尺寸只可作念到0.3μm（微米），普通电子束光刻也只可作念到约100nm（纳米）傍边。

非论是光刻、电子束光刻照旧X射线光刻，都跟光的波长研究，受限于光学曝光中的衍射和散射风景，受限于光学成像建造，受限于光刻胶的曝光，存在诸多技艺瓶颈。其时传统的光刻技艺在制造微弱结构时照旧遭受了瓶颈，且存在产业化难题。

在1994年时，我照旧对光刻、电子束光刻及X射线光刻都有深度商量，而且发展了创新的高性能纳米晶体管和纳米光子器件。但是受限于其时光刻技艺的最小线宽，这些纳米器件不成够交易分娩。对管制这个问题，我研讨是否可以用皆备不同的技艺旨趣来克服光刻技艺的贵重和挑战，我猜想用机械式的压印技艺。这么就毋庸光了，从此遁入光刻技艺统统的贵重。

但是，在1994年以前，采用机械模具的压印技艺，最佳也仅能作念到微米级别的尺寸，远够不上纳米级的计划尺寸规模。东说念主们认为我疯了，非分之想。但是我坚握要作念实验。我瞎想了一个简便热压印装配，用氧化硅衬底取代金属镍为模具。氧化硅材料的创新大大减小了模具膨大统统 （减少超过10倍）。赶走令我十分惊诧。我发现，皆备与昔时东说念主们想像的不同，压印可以复制小于10纳米的图案！它比东说念主们之前认为的小了100多倍! 这是改进性冲突，给纳米制造开辟全新范畴。我给我的发明和发现取了一个名字：”Nanoimprint” - 纳米压印。这即是纳米压印范畴的开动。

我团队瞎想、建造并使用的第一台纳米压印机自2009年以来一直在德国博物馆展出。德国博物馆是寰宇上历史最悠久、规模最大的科学博物馆，储藏了繁密寰宇上独创的建造，这些建造源于独创性的创新着力，举例第一台计算机和第一台机车。

Q：该技艺刚推出的时候，业界反响如何？

周院士：咱们的早期纳米压印责任当先发表在《应用物理快报》上，随后在《科学》杂志。科学界对此感到相等惊诧。许多东说念主认为这是不可能的，因为机械模塑传统上用于较大结构，而不是用于分辨率比其时起始进的光刻技艺高出一个数目级的纳米结构，而且可能比电子束光刻更小。

如大多半有改进性的创新技艺刚出身时一样，机械式压印技艺在商量早期也不被业界调和和招供。尽管其时的锻真金不怕火着力已呈现出颠覆性进展，但也唯有寥寥数东说念主合计该技艺是有出息的，绝大多半行业东说念主士仍握不雅望或不相信气派。

在纳米压印发色泽的前四年（1995–1998年），着实莫得其他商量团队发表任何与纳米压印联系的责任。天然在这种情况下，我个东说念主对纳米压印有充分的信心。我指示团队握续致力于推动纳米压印技艺进步。在四年时刻中发表了约20篇著述，不但把纳米压印的尺寸作念到更小，还兑现了寰宇第一次用纳米压印技艺制造纳米晶体管、纳米光子器件和纳米磁性器件等。另外咱们不仅发明了平板纳米压印，还创新性的兑现了滚筒压印姿首、气压印姿首等，及发展了纳米压印胶。

到1999年，有5篇其他组发表的纳米压印论文. 分袂来自好意思国、瑞士、法国、日本和韩国的5个商量组。至此，纳米压印技艺开动缓缓得到了业界相信和疼爱。

Q：其时受到质疑的时候，坚握下去的驱能源是什么？

周院士：其时，基于多年的纳米压印实验数据和微纳加工教授，我知说念我照旧发明了一种改进性的技艺，这将对统统这个词纳米制造范畴产生久了的影响。我相信，东说念主类是机灵并具有创造力的，发生了太多看似不可能最终致力于成为可能的事情，历史解释我是对的。

讲求起来，淌若我其时因背品评和质疑而捣毁了纳米压印技艺话，那么纳米压印技艺的范畴，应用，及产业不知说念将会推迟若干年; 不异，也不知说念有若干当今市集上因纳米压印而得以交易化的纳米家具今天是否仍然有。

Q：纳米压印技艺提议于今近30年，这30年里纳米压印技艺的应用与发展情况如何？

周院士：在发明纳米压印的第一篇著述里（1995），我就指出纳米压印的最早的工业应用之一是纳米光学范畴，特别是亚波长光学（meta-optics）。举例当今的VR/AR眼镜的亚波长的光波导片，偏振片，光镜等都采用的纳米压印技艺，VR/AR市集规模咫尺偶然有几十个亿好意思元傍边，且增速相等快。在市集远景眩惑下，好多企业都在把眼光投向了纳米压印技艺。

纳米压印技艺还在LED、手机光学图案、自满器、亚波长镜子，激光和探伤器等范畴有许多应用进展，这些器件具有微型化、高效化、低功耗等脾性，在光学通讯、成像、检测等范畴具有平凡的应用远景。

同期，在生物医学范畴，纳米压印技艺可以用于制造基因检测器件、仿生材料、生物传感器以及医学探伤器等，以此来减吝啬件尺寸、培育检测精度，具有很大的市集后劲。相信将来跟着技艺握住演进、软件技艺缓缓完善，还会养殖出好多新的应用场景，其远景无疑十分盛大。

此外，半导体行业也开动用到纳米压印技艺，比如佳能推出的纳米压印建造能够用于分娩存储器。相较于EUV光刻建造的腾贵成本，以及电费、水费、耗材等不菲的爱戴用度，纳米压印建造在半导体范畴具备很大的成本上风。

天然佳能并未公布其纳米压印建造的订价，但是佳能CEO此前曾暗示，该纳米压印建造的价钱将比ASML的EUV光刻机低一个数目级；据笔者了解，采用纳米压印技艺可使得举座建造投资裁减至EUV光刻产线建造的40%水平。

Q：纳米压印技艺为何适用于制造存储芯片？

周院士：纳米压印技艺相等适用于存储芯片的制造，一方面是因为存储厂商在芯片制造上对成本把控较为严苛，需要裁减光刻成本，同期联系于领罕见十层不同电路结构的逻辑半导体来说，存储芯片可以承受一定的制造中的弱势而不影响制品率，放宽对弱势的条目。这是因为存储芯片上有许多备用的存储单位，当某个存储单位坏了，软件可以让一个备用存储单位来代替。咫尺已有不少存储厂商运筹帷幄使用纳米压印技艺来制造存储芯片。

纳米压印技艺与存储芯片相结合，能大大培育存储厂商的分娩着力，并大地面裁减成本，有望为存储芯片范畴带来改进性的技艺转换。

此外，由于金属或高介电常数材料有严重的光衍射和散射，传统光刻在这些材料上处理相等详尽和复杂的结构时存在严重贵重。相较之下，纳米压印技艺与光没研究系，可给出高度精准的纳米级图案，可以作念EUV光刻作念不了的纳米级图案。另外纳米压印可减少工艺口头，兑现更高的分辨率和更小的线宽，进一步匡助芯片厂商裁减分娩成本，培育竞争力。

Q：其时是怎么猜想把传统的压印技艺来作念半导体工艺？

周院士：淌若想要在商量范畴有重要冲突，一定要用不同于已有技艺的新旨趣和新念念路，这是我在半导体范畴商量纳米压印技艺的初志和初心。

但其时全球都合计纳米压印是一个相等crazy的想法，但实验赶走解释纳米压印技艺相等具有上风，相较于朦拢量慢且需要消耗好多准备责任的电子束光刻技艺，纳米压印技艺写入速率相等快，十分便利、高效。

Q：针对半导体范畴，纳米压印技艺是皆备不同于光刻技艺的全新旅途，纳米压印建造切入芯片制造商现存产线的门槛高不高？

周院士：纳米压印替代的仅仅光刻要害，唯有光刻的口头被纳米压印技艺代替，其他的刻蚀、离子注入、薄膜千里积等这些口头的芯片制造工艺是皆备兼容的，能很好的接入和兼容现存产业，毋庸推翻重来。

最要紧的即是行业厂商要有信心和风趣来使用纳米压印技艺。

Q：如何看待纳米压印技艺与光刻技艺的关系？是互相取代照旧并存？

周院士：我认为两者是并存的关系，但光刻远远小于纳米压印市集的规模。

因为从统统这个词市集来看，光刻只适用于半导体范畴，而比如电板、太阳能等好多需要大面积或在软材料上去作念纳米结构的应用，光刻技艺都知足不了，这些都是纳米压印的市集。是以从这个角度来讲，纳米压印应用市集更平凡，但在半导体范畴与光刻或将是并存的关系。

Q：纳米压印市集的生态近况与产业布局？

周院士：如今纳米压印产业链上照旧麇集了上百家公司，覆盖建造、模板、纳米压印胶、材料、工艺、末端应用等诸多要害，包括国际前十大科技公司都在采用纳米压印技艺，可以预期该技艺的将来市集增速很快。

与此同期，跟着越来越多的大公司了解到纳米压印技艺的上风之后，会将该技艺延长到更多家具类别和应用范畴，同期眩惑初创企业采用纳米压印技艺来制造家具。

此外，跟着纳米压印技艺独到性能的缓缓发掘和使用，也会反哺产业化应用进度的加快。在市集需乞降技艺创新的双重驱动下，纳米压印技艺产业生态就像滚雪球一样越滚越大，进而推动该技艺兑现新的冲突和发展。

Q：中国在纳米压印技艺范畴的进展如何？

周院士：中国在纳米压印的建造、材料、工艺和应用方面起步稍后，但这亦然泛泛的，因为任何技艺的发展都需要时刻和过程。

但时常自后者居上。中国当今在纳米压印方面有特别的实力。中国团队有国内自生的及国外总结的。国外总结的包括在最早从事纳米压印商量组的学生，咫尺有的照旧回到中国来作念纳米压印联系的事情，比如葛海雄教师和罗刚博士等，都作念的很可以。同期，中国在制酿成本方面存在上风。

总的来看，跟着近几年的迅猛发展，中国照旧露出出了一批备受老本和市集闲散的产业链企业，包括纳米压印建造、材料、工艺和应用等各要害的公司都在积极布局，中国纳米压印技艺生态正在缓缓完善。中国事属于市集需求型驱动的市集环境，估计将来纳米压印技艺在中国将迎来指数级的增长。

对此，笔者也不雅察到，国内纳米压印技艺的发展势头旭日东升，繁密科研机构和企业纷纷投身其中，共同推动着技艺的握住创新和飞跃。同期，政府的猖狂扶握也为产业的愉快发展提供了坚实的后援，为国产纳米压印技艺的崛起注入了强盛能源。

Q：关于纳米压印技艺的将来发展，有哪些建议？

周院士：纳米压印作念能作念的东西太多了，咫尺最要紧的事情应该是“训诫市集、训诫客户”，因为好多公司还不知说念纳米压印技艺的公正和上风，他们还在用传统的主见来作念家具。

另外，纳米压印有好多独到的性质，比如在光刻技艺不适用的大面积纳米结构上，纳米压印技艺别具上风，算作一种愚弄模板压印口头大规模制备大面积微纳米结构的图形化技艺，具有叠加性好、成本低及结构分辨率高级优点。高通量、低成本、大面积的纳米结构制造技艺对纳米结构工程的应用和产业化具有要紧风趣。

同期，联系于传统光刻技艺需用于衬底名义相等平，纳米压印技艺却无这个条目，也可以和软衬底保握精深的结合，不仅适于平面衬底，还可应用于具有曲率的非平面衬底，成为纳米结构制造范畴内的有劲用具之一。

Q：纳米压印还存在哪些亟待管制的发展瓶颈？

周院士：尽管纳米压印技艺从旨趣上遮掩了投影镜组腾贵的价钱和光学系统的固有物理适度，但从非战斗范式的光学光刻到战斗式的纳米压印，也养殖了一些新的技艺难题。

举例，纳米压印算作一种物理战斗式的加工技艺，在模具和压印胶战斗和分离的过程中都容易引入弱势，比如颗粒、粘胶、气泡等弱势。不外这个问题跟着纳米压印工艺和材料的握住转换，近几年照旧得到了越来越好的管制。此外，针对多层结构的家具制造，纳米压印技艺咫尺还受到瞄准精度方面的适度。

但是，业界照旧开采了许多创造性的决策来管制这些问题。举例，通过光束局部加热来管制瞄准问题。

我服气，将来会有更多创造性的技艺决策来管制存在的问题。东说念主类一再解释，可以使不可能成为可能！

据笔者了解，压印模板需要与承载压印胶的基台精准瞄准与贴合，需要精密的机械装配谄谀检测建造实行压印过程。然而现存纳米压印建造在瞄准方面枯竭高精密的调准机构，可能会带来多标的的偏差。

不外，任何一项技艺从实验室走向熟习，都会面临各类问题和适度，都需要在发展过程中缓缓完善，管制这些问题。

Q：预测将来，纳米压印技艺走势如何？创新标的在哪？

周院士：从市集层面来看，跟着产业链公司的积极布局和探索，纳米压印技艺的产值会增长相等快，从咫尺的偶然近100亿好意思元市集规模，很快将超过一千亿好意思元，而且马上扩展到更多的公司来使用该技艺。预测将来，纳米压印市集规模将有望达到一万亿好意思元。

从技艺角度讲，纳米压印是一个多科学抽象的技艺，是以其技艺创新需要各学科、各范畴都上前发展，沿途上前鼓动。

纳米压印技艺，引颈先进纳米制造新改进

纳米压印技艺算作纳米科技范畴的一次改进性冲突，自1995年发明以来，便以其优异的高分辨、低成本、高产能等技艺脾性，在科技界引起了平凡眷注。

算作一种具有纳米级精度的先进制造技艺，纳米压印技艺曾被好意思国麻省理工科技周刊评为“将改变寰宇的十大新兴技艺之一”，被纳入到国际半导体产业技艺发展蓝图（ITRS）。

于今履历了近30年的纳米压印技艺发展历程，正缓缓渗入到各个高技术产业，推动着纳米技艺从基础商量到工业应用的全地方创新。

跟着技艺的握住熟习和完善，纳米压印技艺必将在将来精密纳米制造范畴和将来纳米技艺的发展及应用中上演愈加要紧的扮装，为东说念主类社会的科技进步和产业升级孝顺不可量度的力量。

正如在采访尾声，周院士回顾其这些年来的责任历程时所说：“我相等欢欣能够发明纳米压印这一技艺，而且把它推到了许多不同的范畴里和一个很大的市集，创造了好多有价值的家具，也创造了好多责任十大正规体育平台官网入口，为社会增多了财富，我合计这是我一生中相等有风趣和红运的事情。”