吉林
芯片越做越小，造芯片的机器却已经大得像一辆双层巴士。下一代光刻机还能把电路刻得多细？
荷兰光刻机巨头阿斯麦尔给出了一个耐人寻味的时间表：大约十年。
2026年10月，阿斯麦尔与其光学合作伙伴德国蔡司的工程师在同行评审期刊《微纳图形、材料与计量学杂志》上发表论文，系统论证了下一代超数值孔径极紫外光刻技术的可行性。
这项被称为Hyper NA的技术，目标是打印最小约5纳米的特征尺寸，比目前最先进的高数值孔径设备再缩小三分之一以上。
论文作者认为，这套设备有望在大约十年内准备就绪。不过阿斯麦尔虽已启动研发，却尚未正式承诺量产。
这条消息看似只是一篇学术论文，却为全球芯片产业未来十年的技术路线投下了一枚重要的风向标。
一、光刻机为何是芯片的命门
光刻机的工作原理有点像投影仪，它用光把设计好的电路图案缩小后投射到涂有光刻胶的硅片上。光的波长越短、镜头收光能力越强，刻出的线条就越细。
极紫外光的波长只有13.5纳米左右，是目前量产光刻机使用的最短波长。在波长难以继续缩短的情况下，提升镜头的收光能力就成了缩小线宽的主要途径。
衡量镜头收光能力的关键指标叫数值孔径。阿斯麦尔现有主力极紫外光刻机的数值孔径为0.33，高数值孔径机型提升到0.55，而Hyper NA的目标是达到至少0.75。
作为欧洲市值最高的公司，阿斯麦尔垄断着全球极紫外光刻机市场，人工智能芯片的核心电路几乎都要经过它的机器刻写。
一台极紫外光刻机由数十万个零件组成，运输时需要多架货机分批装运，单台售价高达数亿美元。
目前，英特尔已率先把高数值孔径设备投入生产。三星和SK海力士上月表示将在2028年采用这一技术，台积电则把时间点定在2030年。
高数值孔径设备从研发到进入量产线，前后花了约十年时间。这也让业内对Hyper NA十年就绪的估计多了几分参照。
二、Hyper NA凭什么值得期待
这篇论文最大的亮点，在于新一代设备可以大量沿用现有技术，而不必推倒重来。
对于芯片厂商来说，这意味着更低的学习成本和更平滑的设备升级路径。
蔡司已经能够制造出精度足以满足Hyper NA需求的反射镜。要知道，极紫外光极易被吸收，只能靠一组近乎完美的镜子层层反射，镜面误差要控制在原子尺度。
阿斯麦尔现有的极紫外光源也可以直接沿用。即便将来改用自由电子激光这类新型光源，照明系统的设计也无需改变。
机器本身的体积也只会比高数值孔径设备略大一点，这对芯片工厂的厂房规划来说是个好消息。
高数值孔径设备的尺寸已经接近一辆双层巴士，能把下一代机器控制在类似尺寸，本身就是一项不小的工程成就。
当然，挑战依然不少。论文专门讨论了掩模三维效应和光的偏振问题，业内专家早就提醒，数值孔径超过0.55后，偏振会明显影响成像质量。
解决偏振问题可能需要额外的偏振器，而它们会挡掉一部分宝贵的光线，拉低产能、推高成本。
此外，更高的数值孔径意味着更浅的景深，对硅片平整度、光刻胶性能和掩模制造都提出了更苛刻的要求。
三、十年之后，光刻还剩多少路
更值得玩味的是论文对未来的判断：Hyper NA之后，光刻机可能需要换用波长更短的光，而这目前仍停留在学术研究阶段。
换句话说，沿着现有技术路线，光刻机的进化空间正在逐渐收窄。
有业内人士认为，Hyper NA很可能是现有极紫外技术路线上的最后一代主力机型。
这也给了挑战者机会。美国初创公司xLight正在研发自由电子激光光源，埃隆·马斯克曾暗示可能在其得州芯片工厂采用；另一家初创公司Substrate则押注X射线光刻。
与此同时，芯片厂商也在另辟蹊径，通过三维堆叠和先进封装来提升芯片性能，不再单纯依赖把线条刻得更细。
芯片越小，运行越快、功耗越低，这是人工智能时代算力竞赛的底层逻辑。光刻机每前进一步，都牵动着全球科技产业的神经。
十年听起来漫长，但对于一台集合了数十万个零件的超级机器来说，这或许已是相当紧凑的赛程。
对于正在追赶的其他国家和企业来说，这同样是一个清晰的信号：领先者的脚步并没有放慢。
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