Китайский стартап Prinano освоил выпуск 8-дюймовых фотонных пластин без DUV-литографии
Технология основана на наноимпринте: рисунок «штампуют» шаблоном, а не проецируют светом
По заявлению компании, стоимость производства снижается примерно до одной десятой от DUV-процессов
Разработка укрепляет позиции Китая в поиске обходных путей на фоне экспортных ограничений
Китайский полупроводниковый стартап Prinano из Ханчжоу объявил об успешной проверке массового производства фотонных чипов без отраслевого стандартного литографического оборудования. Компания сообщила, что совместно с Shenzhen Litra Technology изготовила 8-дюймовые пластины (203 мм) оптических чипов. По утверждению разработчиков, при этом удалось полностью обойти необходимость в глубоком ультрафиолетовом литографе (DUV) — а это значимый рубеж для Китая, который пытается снизить зависимость от оборудования ASML, до сих пор подпадающего под экспортные ограничения.
Источник изображения — tomshardware.com
Штамп вместо света: чем наноимпринт отличается от DUV
Современные чипы обычно производят на высокоточных установках DUV или более продвинутых EUV (экстремальный ультрафиолет), которые проецируют рисунок схемы на кремниевую пластину с помощью света. Эти машины содержат одни из самых сложных оптических систем, когда-либо построенных, и могут стоить сотни миллионов долларов.
Наноимпринтная литография (NIL) устроена принципиально иначе. Вместо проекции узора светом кварцевый шаблон с нужным рельефом физически прижимается к специально подготовленному слою резиста — то есть структуры буквально отпечатываются на поверхности пластины. Такой подход убирает из процесса дорогую оптику, а заодно и многократные проходы, которые в DUV-производстве требуются для получения мелких элементов.
Проще всего представить разницу так: DUV — это проектор, который рисует схему лучом света через сложнейшую систему линз, а наноимпринт — печать с матрицы, ближе к типографскому оттиску. Отсюда и главное следствие: разрешение определяется точностью шаблона, а не длиной волны источника света, — физического барьера, вокруг которого построена вся современная литография.
Наноимпринт давно рассматривали как возможную замену оптической литографии из-за потенциально меньшей стоимости и очень высокого разрешения. Но до массового внедрения в полупроводниковой промышленности дело не доходило: мешали уровень дефектов, износ шаблонов, низкая производительность и выход годных изделий — всё то, что становится критичным при крупносерийном выпуске.
Что именно показала Prinano
Вместо традиционной оптической литографии компания использовала собственную систему PL-AS — наноимпринтную установку на вакуумной воздушной подушке. По заявлению разработчиков, она снижает производственные затраты примерно до одной десятой от стоимости сопоставимых процессов на основе DUV, сохраняя при этом выпуск фотонных чипов на уровне целой пластины.
Заявленные характеристики платформы выглядят так:
- давление распределяется по всей пластине с отклонением не более 0,5%, поэтому шаблон прижимается равномерно и рисунок переносится без заметных перекосов;
- разрешение — менее 10 нанометров по ширине линии;
- толщина остаточного слоя резиста после отделения шаблона меняется в пределах 2 нм;
- точность совмещения слоёв доведена до уровня менее 100 нм;
- перенос идёт сразу по всей пластине, а не по отдельным участкам, как в последовательных установках;
- процесс совместим с арсенидом галлия, фосфидом индия и кремниевой фотоникой.
Основанная в 2017 году, Prinano несколько лет выстраивала собственную экосистему наноимпринта. Заметным шагом стал 2025 год: компания поставила внутреннему заказчику первую промышленную систему серии PL-SR — она тоже работает по принципу отпечатка, но наносит резист струйным способом и переносит рисунок последовательно, участок за участком. Эту установку успели проверить на производстве памяти, кремниевых микродисплеев и фотонных компонентов, а накопленный опыт лёг в основу PL-AS.
Почему начали именно с фотоники
Важно понимать: Prinano не пытается заменить производство передовых процессоров или ускорителей искусственного интеллекта. Речь идёт о фотонных чипах — классе микросхем, которые работают со светом, а не с электрическими сигналами. Такие устройства применяются в волоконно-оптической связи, соединениях внутри центров обработки данных, датчиках и лидарах.
Фотоника подходит для наноимпринта лучше всего. Многие её ключевые структуры — волноводы, дифракционные решётки, кольцевые резонаторы — состоят из повторяющихся наноразмерных узоров, которые шаблон переносит за один прижим. Требования к совмещению слоёв здесь заметно мягче, чем в сложной логике: если в современном процессоре ошибка в несколько нанометров ведёт к браку, то фотонная структура нередко сохраняет работоспособность при небольших отклонениях размеров и взаимного расположения элементов. Вдобавок метод меньше зависит от идеальной плоскостности подложки и спокойнее относится к сочетанию разных материалов, что для фотоники происходит постоянно.
Отдельного внимания заслуживают сами 8-дюймовые пластины. Передовые процессоры всё чаще делают на более крупных 12-дюймовых (300 мм), но 203-миллиметровый формат остаётся рабочим в специализированных нишах — сложные полупроводники, силовая электроника, компоненты оптической связи и датчики. Демонстрация на пластине полного диаметра означает, что процесс вышел за рамки лабораторных экспериментов и перешёл в формат, более совместимый с коммерческим производством.
Обходные пути Китая и ограничения технологии
Разработка укладывается в более широкий поиск Китаем альтернативных путей производства полупроводников на фоне действующих экспортных ограничений. Доступ к передовым литографам ASML, необходимым для EUV и DUV, всё сильнее сужается под давлением США, поэтому китайские компании пробуют разные направления: выжимают максимум из имеющихся DUV-машин через многократное экспонирование, доводят собственные прототипы EUV, развивают продвинутые методы упаковки кристаллов и новые архитектуры. Huawei, к примеру, недавно представила архитектуру LogicFolding, позволяющую собирать высокопроизводительные процессоры без доступа к ограниченным EUV-установкам.
При этом у наноимпринта есть врождённые слабые места. Совмещение слоёв уступает EUV, а физический контакт шаблона с резистом повышает риск попадания частиц и изнашивает сам шаблон, ресурс которого ограничен. Для передовой логики, где десятки миллиардов транзисторов требуют многократного совмещения множества слоёв с предельной точностью, это пока непреодолимый барьер. А вот для датчиков, лидаров и оптической связи выгода по цене и простоте оборудования может оказаться решающей уже сейчас.
Стоит помнить и о том, что сама идея не нова и не уникальна для Китая: наноимпринт много лет разрабатывает японская Canon, продвигая его как более дешёвую альтернативу EUV, — и упирается ровно в те же дефекты и износ шаблонов. Достижение Prinano поэтому корректнее оценивать не как технологический прорыв, а как перенос известного метода в серийное производство конкретного класса чипов.
Остаются и существенные вопросы к самому заявлению компании. Prinano говорит о проверке в условиях массового производства, но не раскрыла объёмы выпуска, процент выхода годных, плотность дефектов, данные об отгрузках заказчикам и независимую стороннюю проверку результатов. Именно эти показатели определяют, является ли технология коммерчески жизнеспособной, а не просто технически осуществимой. Следующие шаги, судя по всему, будут связаны с наращиванием серий и проверкой процесса на разных материалах резистов и шаблонов.
