（原标题：对话纳米压印时刻发明东说念主周郁：用变革性的新时刻冲破光刻瓶颈！）
20世纪90年代中期，传统的光刻时刻在制造眇小结构时遭受了瓶颈。纳米压印时刻的出现，不仅给微电子制造界限而且给闲居的纳米制造界限开辟一条翻新性的全新说念路。
由于它的使命旨趣于传统的光刻时刻是践诺性的不同， 纳米压印时刻据有许多制造上风是传统的光刻时刻无法比较的。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，耕作工艺浅易, 狡滑耗, 及高效、低成本的上风。这使纳米压印慢慢成为大规模分娩纳米结构的环节时刻之一，当今已被闲居应用于LED、AR/VR、光学器件、生物医学检测等多个界限。纳米压印已产生数十亿好意思元的年产值， 而且赶紧成长。
前不久，跟着佳能公司全球首个纳米压印半导体制造耕作FPA-1200NZ2C的推出和录用，宣告着纳米压印时刻在半导体集成电路制造买卖化进度再迈出进犯一步，展现出了在半导体界限替代或补充传统光刻时刻的远大后劲，备受业界珍爱。
据悉，佳能的新系统裁减了功耗和成本，可完了最小线宽为14nm的图形化，十分于5nm芯片节点。尤为值得珍爱的是，淌若校阅模具该耕作甚而可以分娩2nm先进制程的芯片，凯旋瞄准了刻下由ASML主导的EUV光刻时刻商场，完了了前所未有的精度与效力。
多家存储制造商已在纳米压印时刻的使用方面获得了慢慢进展，并将其视为存储家具线的可行选择。
能看到，这个激勉学术界和产业界闲居珍爱，为科技界洞开一扇全新大门的纳米压印时刻，正在迎来新的令东说念主正式的荣光。
纳米压印时刻，开辟一条全新的说念路
纳米压印时刻（Nanoimprint Lithography, NIL）是一种新式的微纳加工时刻。它的使命旨趣与传统的光刻时刻澈底不同。传统的光刻时刻用辐照（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配软 -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；及热光搀和型。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经过对比
（图源：佳能）
可以知晓为，纳米压印时刻造芯片就像盖印一样，把栅极长度唯有几纳米的电路刻在图章（模具）上，再将图章盖在橡皮泥（压印胶）上，完了图形调动后，然后通过热或者UV光照的方法使调动的图形固化，以完成微纳加工的“雕琢”神气。
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、衬底反射等身分的死亡，冲破了传统光学曝光光刻工艺的分辨率极限。
与传统光刻时刻比较，纳米压印时刻有其许多制造上风是传统的光刻时刻无法比较的。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, 耕作工艺浅易,狡滑耗, 及高效、低成本的上风。
这使纳米压印慢慢成为大规模分娩纳米结构的环节时刻之一，当今已被闲居应用于LED、AR/VR、光学器件、生物医学检测等多个界限。纳米压印是这些界限的基础，莫得纳米压印，许多这些界限的家具是不会可能的。
在半导体集成电路应用中，固然纳米压印时刻有许多越过传统的光刻时刻的上风，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了得需求，纳米压印时刻在这一应用界限资格了永久的发展——面前半导体集成电路应用的纳米压印机还是出世。
当今纳米压时刻已成为二十一生纪的进犯变革性时刻之一，可闲居应用于杜撰现实（AR/VR）、光学器件（举例亚波长光学元件）、智高手机、炫夸器、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（举例资产和身份识别）等多个界限。
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。
而这一切设置的背后，是一次次质疑与坚握之间的博弈，是握住逾越与冲破创新凝结出的故事篇章。
针对纳米压印这个热点话题，在刻下布景和时机下，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讲席指示、纳米压印时刻发明东说念主周郁 （Stephen Y. Chou）先生，围绕纳米压印时刻的联系内容进行了深入共享。
当年是怎样完了这一时刻创新？
又是为何从备受质疑到广受珍爱？
近30年来，纳米压印时刻获得了哪些后果与进展？
该赛说念的生态近况与时刻瓶颈？
中国在纳米压印赛说念进展怎样？
纳米压印是否终将取代光刻时刻？
在本次采访中，周郁院士逐个作念了解答，揭示了纳米压印时刻的前世今生、产业生态与畴昔行业发展的新机遇。
周郁院士收受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：纳米压印时刻是奈何被发明的？
周院士：好像在1994年，那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）阁下。
无论是光刻、电子束光刻如故X射线光刻，都跟光的波长联系，受限于光学曝光中的衍射和散射气候，受限于光学成像耕作，受限于光刻胶的曝光，存在诸多时刻瓶颈。那时传统的光刻时刻在制造眇小结构时还是遭受了瓶颈，且存在产业化难题。
在1994年时，我还是对光刻、电子束光刻及X射线光刻都有深度征询，而且发展了创新的高性能纳米晶体管和纳米光子器件。但是受限于那时光刻时刻的最小线宽，这些纳米器件不可够买卖分娩。对处理这个问题，我议论是否可以用澈底不同的时刻旨趣来克服光刻时刻的阻扰和挑战，我意料用机械式的压印时刻。这么就无谓光了，从此躲避光刻时刻统共的阻扰。
但是，在1994年以前，接纳机械模具的压印时刻，最佳也仅能作念到微米级别的尺寸，远够不上纳米级的见解尺寸规模。东说念主们认为我疯了，胡念念乱量。但是我坚握要作念实验。我想象了一个浅易热压印安装，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共 （减少越过10倍）。收尾令我十分惊诧。我发现，澈底与昔日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! 这是翻新性冲破，给纳米制造开辟全新界限。我给我的发明和发现取了一个名字：”Nanoimprint” - 纳米压印。这便是纳米压印界限的开动。
我团队想象、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。德国博物馆是天下上历史最悠久、规模最大的科学博物馆，储藏了盛大天下上独创的耕作，这些耕作源于独创性的创新后果，举例第一台打算机和第一台机车。
Q：该时刻刚推出的时候，业界反响怎样？
周院士：咱们的早期纳米压印使命最初发表在《应用物理快报》上，随后在《科学》杂志。科学界对此感到相配惊诧。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那时启程点进的光刻时刻高出一个数目级的纳米结构，何况可能比电子束光刻更小。
如大广泛有翻新性的创新时刻刚出生时一样，机械式压印时刻在征询早期也不被业界知晓和招供。尽管那时的进修后果已呈现出颠覆性进展，但也唯有寥寥数东说念主以为该时刻是有出路的，绝大广泛行业东说念主士仍握不雅望或不相信格调。
在纳米压印发明朗的前四年（1995–1998年），险些莫得其他征询团队发表任何与纳米压印联系的使命。固然在这种情况下，我个东说念主对纳米压印有充分的信心。我指导团队握续勉力推动纳米压印时刻进步。在四年时间中发表了约20篇著述，不但把纳米压印的尺寸作念到更小，还完了了天下第一次用纳米压印时刻制造纳米晶体管、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，还创新性的完了了滚筒压印时势、气压印时势等，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. 分离来自好意思国、瑞士、法国、日本和韩国的5个征询组。至此，纳米压印时刻开动渐渐得到了业界信托和爱好。
Q：那时受到质疑的时候，坚握下去的驱能源是什么？
周院士：那时，基于多年的纳米压印实验数据和微纳加工教学，我知说念我还是发明了一种翻新性的时刻，这将对通盘纳米制造界限产生潜入的影响。我相信，东说念主类是贤达并具有创造力的，发生了太多看似不可能最终勉力成为可能的事情，历史清楚我是对的。
追想起来，淌若我那时因背品评和质疑而毁掉了纳米压印时刻话，那么纳米压印时刻的界限，应用，及产业不知说念将会推迟些许年; 雷同，也不知说念有些许当今商场上因纳米压印而得以买卖化的纳米家具今天是否仍然有。
Q：纳米压印时刻建议于今近30年，这30年里纳米压印时刻的应用与发展情况怎样？
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界限，非凡是亚波长光学（meta-optics）。举例当今的VR/AR眼镜的亚波长的光波导片，偏振片，光镜等都接纳的纳米压印时刻，VR/AR商场规模面前好像有几十个亿好意思元阁下，且增速相配快。在商场出息诱骗下，许多企业都在把眼神投向了纳米压印时刻。
纳米压印时刻还在LED、手机光学图案、炫夸器、亚波长镜子，激光和探伤器等界限有许多应用进展，这些器件具有微型化、高效化、低功耗等特质，在光学通讯、成像、检测等界限具有闲居的应用出息。
同期，在生物医学界限，纳米压印时刻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，以此来减孤寒件尺寸、进步检测精度，具有很大的商场后劲。相信畴昔跟着时刻握住演进、软件时刻渐渐完善，还会繁衍出许多新的应用场景，其出息无疑十分广袤。
此外，半导体行业也开动用到纳米压印时刻，比如佳能推出的纳米压印耕作能够用于分娩存储器。相较于EUV光刻耕作的上流成本，以及电费、水费、耗材等不菲的珍摄用度，纳米压印耕作在半导体界限具备很大的成本上风。
固然佳能并未公布其纳米压印耕作的订价，但是佳能CEO此前曾默示，该纳米压印耕作的价钱将比ASML的EUV光刻机低一个数目级；据笔者了解，接纳纳米压印时刻可使得全体耕作投资裁减至EUV光刻产线耕作的40%水平。
Q：纳米压印时刻为何适用于制造存储芯片？
周院士：纳米压印时刻相配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，同期相关于领稀有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残障而不影响制品率，放宽对残障的条件。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。面前已有不少存储厂商规划使用纳米压印时刻来制造存储芯片。
纳米压印时刻与存储芯片相纠合，能大大进步存储厂商的分娩效力，并大地面裁减成本，有望为存储芯片界限带来翻新性的时刻蜕变。
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配精细和复杂的结构时存在严重阻扰。相较之下，纳米压印时刻与光没联系系，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神气，完了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，进步竞争力。
Q：那时是奈何意料把传统的压印时刻来作念半导体工艺？
周院士：淌若想要在征询界限有要紧冲破，一定要用不同于已偶然刻的新旨趣和新念念路，这是我在半导体界限征询纳米压印时刻的初志和初心。
但那时全球都以为纳米压印是一个相配crazy的想法，但实验收尾清楚纳米压印时刻相配具有上风，相较于迷糊量慢且需要破耗许多准备使命的电子束光刻时刻，纳米压印时刻写入速率相配快，十分便利、高效。
Q：针对半导体界限，纳米压印时刻是澈底不同于光刻时刻的全新旅途，纳米压印耕作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道，唯有光刻的神气被纳米压印时刻代替，其他的刻蚀、离子注入、薄膜千里积等这些步伐的芯片制造工艺是澈底兼容的，能很好的接入和兼容现存产业，无谓推翻重来。
最进犯的便是行业厂商要有信心和深嗜来使用纳米压印时刻。
Q：怎样看待纳米压印时刻与光刻时刻的关系？是互相取代如故并存？
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商场的规模。
因为从通盘商场来看，光刻只适用于半导体界限，而比如电板、太阳能等许多需要大面积或在软材料上去作念纳米结构的应用，光刻时刻都幽闲不了，这些都是纳米压印的商场。是以从这个角度来讲，纳米压印应用商场更闲居，但在半导体界限与光刻或将是并存的关系。
Q：纳米压印商场的生态近况与产业布局？
周院士：如今纳米压印产业链上还是聚集了上百家公司，覆盖耕作、模板、纳米压印胶、材料、工艺、终局应用等诸多要道，包括国际前十大科技公司都在接纳纳米压印时刻，可以预期该时刻的畴昔商场增速很快。
与此同期，跟着越来越多的大公司了解到纳米压印时刻的上风之后，会将该时刻延长到更多家具类别和应用界限，同期诱骗初创企业接纳纳米压印时刻来制造家具。
此外，跟着纳米压印时刻专有性能的渐渐发掘和使用，也会反哺产业化应用进度的加快。在商场需乞降时刻创新的双重驱动下，纳米压印时刻产业生态就像滚雪球一样越滚越大，进而推动该时刻完了新的冲破和发展。
Q：中国在纳米压印时刻界限的进展怎样？
周院士：中国在纳米压印的耕作、材料、工艺和应用方面起步稍后，但这亦然正常的，因为任何时刻的发展都需要时间和过程。
但常常其后者居上。中国当今在纳米压印方面有十分的实力。中国团队有国内自生的及外洋转头的。外洋转头的包括在最早从事纳米压印征询组的学生，面前有的还是回到中国来作念纳米压印联系的事情，比如葛海雄指示和罗刚博士等，都作念的很可以。同期，中国在制形成本方面存在上风。
总的来看，跟着近几年的迅猛发展，中国还是炫夸出了一批备受老本和商场正式的产业链企业，包括纳米压印耕作、材料、工艺和应用等各要道的公司都在积极布局，中国纳米压印时刻生态正在渐渐完善。中国事属于商场需求型驱动的商场环境，臆想畴昔纳米压印时刻在中国将迎来指数级的增长。
对此，笔者也不雅察到，国内纳米压印时刻的发展势头热火朝天，盛大科研机构和企业纷繁投身其中，共同推动着时刻的握住创新和飞跃。同期，政府的猖狂扶握也为产业的繁荣发展提供了坚实的后援，为国产纳米压印时刻的崛起注入了苍劲能源。
Q：关于纳米压印时刻的畴昔发展，有哪些建议？
周院士：纳米压印作念能作念的东西太多了，面前最进犯的事情应该是“陶冶商场、陶冶客户”，因为许多公司还不知说念纳米压印时刻的克己和上风，他们还在用传统的见解来作念家具。
另外，纳米压印有许多专有的性质，比如在光刻时刻不适用的大面积纳米结构上，纳米压印时刻别具上风，手脚一种哄骗模板压印方法大规模制备大面积微纳米结构的图形化时刻，具有调换性好、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时刻对纳米结构工程的应用和产业化具有进犯真理。
同期，相关于传统光刻时刻需用于衬底名义相配平，纳米压印时刻却无这个条件，也可以和软衬底保握精熟的纠合，不仅适于平面衬底，还可应用于具有曲率的非平面衬底，成为纳米结构制造界限内的有劲器用之一。
Q：纳米压印还存在哪些亟待处理的发展瓶颈？
周院士：尽管纳米压印时刻从旨趣上掩盖了投影镜组上流的价钱和光学系统的固有物理死亡，但从非战役范式的光学光刻到战役式的纳米压印，也繁衍了一些新的时刻难题。
举例，纳米压印手脚一种物理战役式的加工时刻，在模具和压印胶战役和分离的过程中都容易引入残障，比如颗粒、粘胶、气泡等残障。不外这个问题跟着纳米压印工艺和材料的握住校阅，近几年还是得到了越来越好的处理。此外，针对多层结构的家具制造，纳米压印时刻面前还受到瞄准精度方面的死亡。
但是，业界还是诱导了许多创造性的决议来处理这些问题。举例，通过光束局部加热来处理瞄准问题。
我相信，将来会有更多创造性的时刻决议来处理存在的问题。东说念主类一再清楚，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，需要精密的机械安装合作检测耕作奉行压印过程。然而现存纳米压印耕作在瞄准方面穷乏高精密的调准机构，可能会带来多标的的偏差。
不外，任何一项时刻从实验室走向纯熟，都会面临各样问题和死亡，都需要在发展过程中渐渐完善，处理这些问题。
Q：臆想畴昔，纳米压印时刻走势怎样？创新标的在哪？
周院士：从商场层面来看，跟着产业链公司的积极布局和探索，纳米压印时刻的产值会增长相配快，从面前的好像近100亿好意思元商场规模，很快将越过一千亿好意思元，而且赶紧扩展到更多的公司来使用该时刻。臆想畴昔，纳米压印商场规模将有望达到一万亿好意思元。
从时刻角度讲，纳米压印是一个多科学空洞的时刻，是以其时刻创新需要各学科、各界限都上前发展，一皆上前激动。
纳米压印时刻，引颈先进纳米制造新翻新
纳米压印时刻手脚纳米科技界限的一次翻新性冲破，自1995年发明以来，便以其优异的高分辨、低成本、高产能等时刻脾性，在科技界引起了闲居珍爱。
手脚一种具有纳米级精度的先进制造时刻，纳米压印时刻曾被好意思国麻省理工科技周刊评为“将改变天下的十大新兴时刻之一”，被纳入到国际半导体产业时刻发展蓝图（ITRS）。
于今资格了近30年的纳米压印时刻发展历程，正慢慢浸透到各个高技术产业，推动着纳米时刻从基础征询到工业应用的全所在创新。
跟着时刻的握住纯熟和完善，纳米压印时刻必将在畴昔精密纳米制造界限和畴昔纳米时刻的发展及应用中饰演愈加进犯的脚色，为东说念主类社会的科技进步和产业升级孝顺不可掂量的力量。
正如在采访尾声，周院士回顾其这些年来的使命历程时所说：“我相配欢笑能够发明纳米压印这一时刻，而且把它推到了许多不同的界限里和一个很大的商场，创造了许多有价值的家具，也创造了许多使命，为社会加多了财富，我以为这是我一生中相配有真理和运气的事情。”
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