哈工大官宣搞定13.5nm极紫外光源，国产EUV光刻机快了？

最近ASML对我国的态度有所转变，恐怕还真不是它自己就突然想通了……

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哈工大突破EUV光源技术

前不久，在哈尔滨工业大学发布的新闻中，提到在黑龙江省高校与科研院所职工科技创新成果转化大赛中，航天学院赵永蓬教授的“放电等离子体极紫外光刻光源”获得一等奖。

在“放电等离子体极紫外光刻光源”项目介绍中，提到这项技术可提供中心波长为13.5纳米的极紫外光，能够满足极紫外光刻市场对光源的迫切需求，为推动我国极紫外光刻领域发展、解决高端制造领域关键问题作出了贡献。

从项目介绍看，这项技术对于我国EUV光刻机制造的技术推进，意义重大，部分解决了EUV光刻机制造中的光源问题，让整机制造少了一个技术难题！

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光刻机赛道的明珠

在半导体制造领域，极紫外光刻机（EUV）被誉为“皇冠上的明珠”，其技术复杂度和产业价值几乎定义了全球芯片产业的竞争格局。从7纳米到3纳米，乃至更先进的制程，EUV技术是唯一能够实现高精度图形转移的核心设备。这一技术不仅涉及超精密光学、材料科学和量子物理的交叉突破，更承载着国家科技自主的战略意义。

EUV光刻机的核心在于其13.5纳米的极紫外光源，这一波长仅为传统深紫外（DUV）光源的1/14，使得芯片晶体管密度得以指数级提升。根据瑞利准则（CD=k₁λ/NA），缩短光源波长（λ）和提升数值孔径（NA）是提高分辨率的关键路径。

ASML的NXE:3400B EUV光刻机通过0.33的NA和13.5纳米波长，实现了13纳米的分辨率，支撑了7纳米以下制程的量产。

然而，极紫外光的特殊性带来了巨大挑战，普通光学材料会吸收该波段光线，因此EUV光刻机需采用反射式光学系统，其镜面平整度需达到原子级精度（误差小于0.1纳米）。此外，光源的功率和稳定性要求极高——ASML的EUV光源需以每秒5万次的频率轰击液态锡滴，通过激光激发等离子体产生极紫外光，这一过程涉及每秒1.5×10¹³像素的数据处理能力。

目前，全球仅有荷兰的ASML公司能够生产EUV光刻机，并且占据了该市场的绝对主导地位。据报道，ASML生产的EUV光刻机售价高达1.2亿至1.76亿欧元，一台设备包含超过10万个精密零部件，其研发和制造难度不亚于制造一架波音客机。

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从光源到物镜的“地狱级难度”

自上世纪60年代集成电路诞生以来，半导体行业遵循着摩尔定律的指引，每18-24个月晶体管密度翻倍，性能大幅提升。然而，随着芯片特征尺寸逐渐缩小至纳米级别，传统光刻技术遇到了前所未有的挑战。

正是在这样的背景下，EUV技术应运而生，它利用波长短至13.5纳米的极紫外光作为曝光光源，能够实现更精细的电路图案刻制，为7纳米及以下工艺节点提供了可能。

EUV技术的研发之路并非一帆风顺。从最初的概念提出到首台商用EUV光刻机的问世，经历了数十年的艰辛探索和技术突破。期间，涉及光源稳定性、光学系统设计、掩模制造、材料科学等多个领域的难题逐一被攻克，每一步都凝聚了全球顶尖科学家和工程师的智慧与汗水，也构建了EUV光刻机的核心技术壁垒——光源、物镜与工件台与控制系统。

在光源系统上，传统激光等离子体（LPP）技术由美国Cymer主导，而中国哈工大团队另辟蹊径，采用激光诱导放电等离子体（LDP）技术，通过高压电场电离气体生成等离子体，实现了更高的能量转换效率和成本优势。

而哈工大研发的13.5纳米光源通过关键测试，成为国内首项突破EUV光源系统壁垒的尝试。

物镜系统方面，全球仅德国蔡司（Zeiss）能生产EUV反射镜，其镜面需经过离子束抛光等数十道工序，确保反射率超90%。相比之下，国产物镜仍处于实验室验证阶段。

最后还需要面对工件台与控制系统的壁垒，ASML的双工件台技术可实现纳米级同步运动，精度达0.1纳米，而国内在此领域的技术积累尚浅。

要实现真正的技术自主化和产业化，中国仍需克服诸多挑战。EUV光刻机的研发需要庞大的资金投入和跨学科的合作，且核心零部件的供应链仍高度依赖国外供应商，这些都会成为国产化道路上的难题。

此外，国产设备的性能与国际顶尖水平相比仍有差距，需要系统的进步和迭代才有机会推动国产EUV光刻机落地。

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点评：聚沙成塔

在西方技术封锁日益加剧的背景下，实现光刻机自主可控已上升为国家战略，正如当年"两弹一星"工程打破核威慑，今天的光刻机攻坚战同样需要战略定力与创新智慧。

在2017年长春光机所就有EUV光源的成果，画出了32nm间距线条。这些技术距离EUV光刻机整机制造还很远，只是解决了整机制造的一些技术难点，但俗话说“聚沙成塔”，只要只要坚持自主创新道路，持续突破核心技术壁垒，中国半导体产业终将实现高端光刻机国产化的历史性跨越。

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编辑｜张毅

审核｜吴新

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