EUV光源路线分化

在先进制程光刻赛道，EUV光源的技术路线开始分化。

2026年8月上旬，在特斯拉和SpaceX官宣世界最大芯片厂Terafab开工后，针对网友关于工厂渲染图中“圆形结构是否为粒子加速器”的猜测，马斯克在社交平台上直接回复“FEL FTW”（Free Electron Laser For The Win，自由电子激光必胜），正式确认了 Terafab后续将采用 该技术方向，试图跳出当前行业通用的锡滴等离子体技术框架，以全新架构解决传统EUV光源长期存在的污染、功耗与功率提升瓶颈。

当时，这一构想也引发了市场对于EUV下一代技术走向的持续讨论。根据摩根大通（JPMorgan）近期引述的最新市场观点，全球独家极紫外光（EUV）光刻机制造商阿斯麦（ASML），目前无意采用由马斯克所支持的粒子加速器相关方案作为EUV光源。相反地，ASML选择持续深耕现有的“激光等离子体光源”（Laser-Produced Plasma ，LPP）技术路线。这意味着短期内，该公司的研发重心仍会放在既有技术的升级，而非冒险转换至另一套更为复杂的光源架构。

突破光源极限，LPP功率瞄准1000W

开发EUV光刻机的核心难题之一，在于如何稳定产生够强大的光源。ASML现行的LPP技术，是透过高功率二氧化碳激光轰击直径仅约30微米的熔融锡滴，使其化为高温电浆后，释放出波长13.5纳米的EUV辐射。随后，这些光线会由多层钼硅反射镜收集，并导向扫描光刻机的入口。

由于几乎所有材料都会吸收EUV辐射，整条光学路径不仅必须在高度真空中运行，且只能依赖反射式光学设计，这也让提升光源功率的过程挑战重重。

尽管挑战重重，ASML近年来仍不断突破LPP光源的 能 效极限，目前已将功率从约250W推进至500W，并计划在未来几年内进一步攀升至1,000W；同时，每秒生成的锡滴数量也将翻倍至10万颗。这显示出ASML更倾向于在已获商业成功的成熟架构上扩充量能，而非贸然切换至尚未经过量产验证的新型方案。

新方案门槛极高，商用化恐再等十年

相较于LPP，粒子加速器相关方案（如自由电子激光）的原理，是先将电子加速至接近光速，再透过波荡器（Undulator）让电子束振荡并发射出13.5纳米波长的EUV光。该技术在理论上能杜绝锡滴带来的碎屑污染，并有望提供更高的EUV功率，甚至有机会以单一巨型系统搭配大型光束分配网络，一口气取代晶圆厂内的多组LPP光源，也就是业界常说的 “中央光厂” 模式，这也是Terafab方案最具想象力的地方。

然而，该方案面临着极高的现实门槛。整套设备需要配备粒子加速器、电子源、长距离波荡器、电子束控制系统、辐射屏蔽设施，以及极其复杂的光束分配系统。其整体规模、建置成本与可靠度要求，皆远远高于现有的LPP技术。

两种路线的优劣势对比

LPP与FEL两种光源路线的优劣取舍，是这场技术路线讨论的核心。但两者没有优劣，只是成熟工程体系与物理理想方案之间差异。

LPP的核心优势在于工程确定性与系统集成度。整套光源设备体积仅数立方米，可以直接嵌入光刻机机身，使得每台光刻机拥有独立、可替换、可维护的光源单元。这种模块化架构意味着单台设备的故障不会波及整座晶圆厂的产能，维护与升级也可以逐台进行。LPP的另一重优势在于它已经是一条“跑通了的赛道”：ASML子公司Cymer和日本Gigaphoton已具备量产能力，供应链、工艺参数、良率数据和故障模式库都已积累十余年，这是任何新方案短期内无法复制的隐性资产。

但在转换效率上，LPP确实存在难以逾越的物理天花板：从电网输入到最终抵达晶圆的EUV光利用率普遍不到0.5%，绝大部分电力在加热锡滴的过程中化为废热。更棘手的是锡碎屑污染问题。高速溅射的锡离子和中性碎屑会持续沉积在极其昂贵的多层膜收集镜表面，导致反射率衰减、镜面寿命缩短，设备必须定期停机进行清洁或更换光学元件。这些维护动作虽然已被ASML的工程团队高度流程化，但每一次停机都意味着产能损失与运营成本累积。

FEL的优势则集中体现在物理层面的“洁净”与“可调”。由于完全不依赖锡滴等离子体，FEL从根源上消除了碎屑污染，光学镜片的损耗大幅降低，设备停机维护的频次和成本有望显著下降。

在能耗端，据测算，LPP每产生1千瓦EUV输出光大约需要4.4兆瓦输入功率，而FEL理论上仅需约0.7兆瓦，差距超过六倍。这意味着如果FEL方案成熟，晶圆厂的电力基础设施压力、冷却系统负荷和长期运营成本都将发生结构性变化。更深远的是波长可调谐性：通过调节电子能量与波荡器磁铁间距，FEL可以精确输出13.5纳米光源，理论上还能进一步延伸至6.x纳米甚至更短波段，为摩尔定律的延续提供了物理上的可能性。

在架构层面，FEL的“集中发电站”模式——一台加速器环将光源分配给数十台光刻机——从根本上改变了光刻光源作为“单机配件”的属性，将其变为像水电气一样的基础设施。

但FEL的劣势同样明显，且短期内难以解决。首当其冲的是设备规模。整套FEL系统需要配备粒子加速器、电子源、长距离波荡器、电子束控制系统和辐射屏蔽设施，传统标准晶圆厂的空间根本无法容纳，只有Terafab这类超大规模生产基地才具备部署条件。可靠性是另一道坎：ASML曾在2015年前后深入评估过加速器光源，最终因加速器体积庞大、工业级连续运行可靠性要求极高且初期投资巨大，选择了风险更低、更容易模块化的等离子体辐射光源路线。FEL方案中任何一个环节出现故障，都可能影响整座工厂数十台光刻机的运行，这种“单点故障”风险在半导体量产环境中是极其敏感的。

从商业化时间表来看，两者之间的差距更为直观。LPP已经支撑了ASML数代产品迭代，1000瓦功率的升级预计在2030年前落地，届时单台设备晶圆处理能力将从每小时220片提升至330片。而FEL方案即使按最乐观的预期，xLight的原型机也要到2028年才能交付，业界的普遍判断是FEL真正进入高量产制造环境需要等到2035至2040年。这中间的七八年时间差，恰好是LPP继续巩固市场份额、扩大装机量、摊薄研发成本的窗口期。

结语

摩根大通指出，尽管中国、美国与日本皆对这类新兴技术抱持高度兴趣，但若要让其真正跨入半导体量产环境，恐怕还需至少十年的时间酝酿。在此期间，所需的研发资金将高达数十亿美元，这也代表并非所有投入该领域的企业与机构，都能顺利撑到技术成熟、开花结果的那一天。