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说到印刷术，很多人首先会想到我国的雕版印刷和活字印刷技术，这些技术的出现极大的降低了知识的传播成本，提高了传播效率，促进了人类文明的发展，将人类历史向前推进了一大步，具有非常重要的意义。

(资料图)

虽然这些技术和今天的印刷技术相比效率很低，但是其中却凝结着先人的智慧结晶，具有重要意义。但是现在提起“印刷术”，已经不再局限于文字和书籍的印刷，也可以指纳米压印技术。

纳米压印技术实际上就是通过特殊的技术和材料，将已有的模板上的东西复制下来，然后转移到新的材料上去。一听名字我们就知道，“纳米”这种级别必然精度很高，因此这项技术相比起传统的雕版印刷来说还是具有很高难度的。

不过由于两者原理相似，所以有些人会把纳米压印技术戏称为科学界的雕版印刷术。这项技术主要被用来加工芯片，相较于传统的光刻方式，纳米压印成本更低，工时更短，精度更高，因此不少人预测，当纳米压印技术成熟之后，极有可能取代光刻机。

芯片制造与光刻技术

说到光刻技术，大家可能还不太熟悉，不过顾名思义，大家应该能猜到该项技术主要是利用光去雕刻一些东西。

事实上也正是如此。不过这项技术可不是要在木板或者石头上雕刻什么人像或者雕塑。光刻技术的真正运用对象是芯片，它要将数以百亿计的晶体管雕刻在一片小小的芯片上，进行这项任务的机器就叫做光刻机，它同时也是芯片制造过程中最为核心的装备。

一般来说，一枚核心芯片面积大约在1平方厘米，差不多就是一个拇指盖那么大。而越高端的芯片，它的面积也就越小，所要求的技术水平也就越高。

在不到1平方厘米的芯片上，要设计出上百亿个晶体管，每一个晶体管都有自己的作用，容不得半点差错，这就需要极为复杂精密的计算，是一项非常庞大的工程。因此，一枚小小的芯片，从第一步的设计开始就拦住了绝大部分的企业。

即便图真的被设计出来，要真正实现产品加工也是一个非常大的考验。首先，能进行晶体管雕刻的光刻机由于技术垄断且材料繁多，组成零件复杂的原因，售价是非常昂贵的。一台光刻机少说也有十几万个零件，运输一次需要出动3架飞机和20辆货车。

十几万个零件，没有一个是多余的，因此机器的安装与操作又成了一个大问题。

所以无论是从技术角度还是经济角度来说，多数企业都会选择直接购进芯片，只有一些资本雄厚的大型企业才会尝试自主研发芯片。要制造芯片，有一项绕不开的问题，那就是最为核心的光刻技术。

目前这项技术仍旧被美国牢牢把持，在纳米压印光刻的相关专利中，美国占比45.1%，拥有将近700项相关技术的专利，排名世界第一。

同时，由于美国该项技术起步较早，发展到现在已经比较成熟，因此占据了绝大多数的国际市场。在芯片的制造过程中，仅仅是光刻这一步，就占据了整个产品生产将近50%的周期，其中所要求的技术的精密程度和复杂程度更是普通人难以想象的。同时，这一步骤的生产成本也比较高，占据了产品整体的30%以上。

因此，这项技术如果一直被美国所把持，那么各种高精密的设备仪器都必然要仰仗美国，即便我们能够实现机器零件的生产加工和组装，但是最终生产利润的大头还是会被掌握核心技术的国家拿走。

更重要的是，如果我们没有自己的芯片技术，一旦发生了某些特殊情况，美国想要遏制我国发展，完全可以在这一方面卡我们的脖子。

一旦缺少了这些芯片，我国的发展势必会受到严重影响。我国目前正在努力研制“中国芯”，也正是为了打破美国的技术壁垒，自立自强。不过这项技术的发展不是一蹴而就的，需要大量资金的支持，更需要长时间的技术攻关，因此，各国在积极发展光刻技术的同时，又将目光转向了可部分代替光刻技术的纳米压印技术。

纳米压印光刻技术

纳米压印技术主要包括两个步骤，首先是图形压印，将模板图形通过高温加热或者紫外光线辐射的方式转移到聚合膜上，然后就是图形转移，将刻印下来的图案利用特殊的方法进行加工，最终得到成品。传统的光刻技术主要使用光子衍射，而纳米压印主要使用电子衍射，后者比前者的衍射极限更小，也就是说后者可以达到更大的分辨率。

纳米压印技术能走入大众视野并不是没有道理的。相对于动辄几亿美金的光刻机来说，纳米压印技术的成本更低。而光刻机目前所能达到的精度一般在几十到几百纳米不等，再精细一点的可以达到7nm甚至5nm，但是相应的，造价成本也会大幅提高。

而纳米压印光刻机的制造成本只需要传统的光刻技术成本的60%，所耗费的电量更是只需要传统光刻机运行的10%。更重要的是，其工艺精度甚至可以达到2nm，这样的技术水平，不管放到哪个领域都有极大的发展前景。

这里的“nm”指的就是纳米，是晶体管的直径。人类一根头发的直径大约在60000nm，有了这个数据对比，相信大家能对晶体管的宽度有一个更进一步的认知。当芯片大小一定的时候，晶体管的直径越小，那么芯片上所能承载的晶体管也就越多。

比如5nm的芯片可以承载超过153亿个晶体管。这些晶体管作用很多，是许多电子设备中最为重要的基础构件。

晶体管越多，意味着这些晶体管所能携带的信息和承载的功能也就越多，而处理信息和反馈信息的时间也会大大减少，那么该电子设备就可以实现更多的功能。在运行同样功能的情况下，5nm的芯片要比7nm的能耗节约30%，在功耗相同的情况下，5nm的芯片性能会提升15%以上，让设备待机时间更长，处理和反馈信息的速度更快。

5nm芯片被广泛应用在各种电子设备上面，以提高设备性能，比较常见的是应用在手机芯片或者是电脑显卡上。比如，打开手机查看本机信息，如果手机内核处理器标注的是高通骁龙888，那么这款手机所应用的就是5nm芯片。

当然，苹果、华为、三星这些本身就比较注重创新的企业，也都有各自的5nm级别的处理芯片。而由于技术原因和成本问题，也只有这几个大型的企业拥有这样的能力。

同时，由于单位面积内芯片信息处理能力的提高，那么在不追求极致的情况下，许多部分的功能就可以整合到一起，那么设备整体的体积就会减少。

十几年之前的电脑还是方盒子式的，现在已经变成了超薄大屏，手机也从大哥大发展到轻薄耐用的智能机，并实现了从2G到5G的蜕变，这些改变都离不开晶体管直径的缩小和芯片制造技术的提高。

当然目前的纳米压印技术还有很大的进步空间，也存在着一些比较明显的技术缺陷。一方面，压印技术对环境要求比较高，需要完全的无尘环境。纳米压印本身就是一项高精度的工作，任何细小的微尘都可能对压印结果造成影响。

目前我国的压印良品率甚至不到60%，而压印过程中用到的薄膜也是每5~6次就需要重新制作更换，这也会影响最终产品的效果。

此外，纳米压印技术是用光刻胶复制样本模型，如果控制不当的话，就会导致胶压得不均匀，会产生一些细微的误差。而且，在脱模的时候也会出现有不容易去除的底胶残留的现象。

在这种情况下，不仅仅是复刻出来的模板没有办法使用，更重要的是还要处理作为样本的产品上的残留物，如果处理不当，极有可能造成样本没办法继续使用。这些都是压印技术所存在的问题。

在芯片的生产过程中，光刻机必不可少，虽然纳米压印可以部分替代光刻机的作用，但是当前我国的纳米压印技术还存在许多不足，自然不能完全取代光刻机。

然而，中国的“雕版印刷术”技术在某些领域还是有可能为实现比较好的发展的，特别是在一些低端芯片领域，大有可为，前途无量。但是，要想在高端芯片领域取得突破，仅仅依靠“雕版印刷术”技术是不够的，还需要在材料、工艺等方面进行深入研究和创新。

目前，我纳米压印技术发展比较好的是天仁微纳，该公司也和华为达成了战略合作关系，相信在两者的强强联手之下，国内的纳米压印技术或许很快就能取得新的发展和突破。

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