荷蘭ASML EUV光刻機樣圖（來源：ASML官網）

中國芯片極紫外（EUV）光刻光源技術獲得重大突破，使用固體光源突破被美國“卡脖子”的局面。

4月29日消息，據環球時報旗下賬號“哇喔·環球新科技”、觀察者網等報道，中國科學院上海光學精密機械研究所（簡稱中國科學院上海光機所）林楠研究員帶領團隊，繞過二氧化碳激光，使用固體激光器技術成功開發出LPP-EUV光源，已經達到國際領先水平，對中國自主開展EUV光刻有重要意義。

上述報道稱，該技術有望突破中國自主生產芯片的阻礙。

據悉，EUV光刻機中最核心的分系統是激光等離子體（LPP）EUV光源，主要關注能量轉換效率（CE）。二氧化碳激光器激發的Sn等離子體 CE大于5%，是ASML光刻機的驅動光源，但此前這類光源由美國Cymer制造，在世界范圍內處于壟斷地位。

因此，林楠團隊考慮使用固體脈沖激光器代替二氧化碳激光作為驅動光源，但能量效率需要進一步提升。目前林楠團隊1um固體激光的CE最高可達到3.42%，超過了荷蘭和瑞士研究團隊的水平，雖然沒有超過4%，但已經達到了商用光源5.5%轉化效率的一半。

林楠團隊研究人員估計，光源實驗平臺的理論最大轉換效率可能接近6%，團隊正計劃增加進一步的研究，未來有望進一步實現國產EUV光刻技術。據了解，相關研究論文已經在近期成果發表在《中國激光》雜志今年第6期（2025年3月下）封面。

所謂EUV，指的是波長13.5nm 的極紫外光，相比于當前主流光刻機用的193nm光源，EUV的光源只有十五分之一，能夠在硅片上刻下更小的溝道。業內人士形容，EUV的細致程度，就好像從地球上發出的手電筒光線，精準地照射到一枚月球上的硬幣一樣。

荷蘭光刻機巨頭阿斯麥（ASML）是目前世界上唯一使用EUV的光刻機制造商。

美國國家標準與技術研究院（NIST）發布的一份有關EUV光刻機的報告指出，當今最先進的半導體光刻工藝使用EUV光源，特別是13.5nm分辨率的光。EUV光允許在半導體中構建更小的單位特征，而這種光由上文提及的EUVL系統生成，這項技術由ASML于2019年首次部署并一直保持著100%的市場份額。

市面上主流的EUV光刻機是ASML的NXE：3400C和NXE：3400D。ASML官網的參數顯示，兩者均支持7納米和5納米節點的EUV量產，后者的生產效率相比前者提高了15%至20%。如今，三星、臺積電、英特爾等都在爭先恐后地將EUV光刻機投入芯片生產中。

不過，由于美國商務部對華實施出口管制和相關規定，ASML等芯片公司自2019年以來被禁止向中國出售其最先進EUV光刻型號。

但僅僅六年后的今天，中國在EUV光源層面取得重大突破。

林楠（來源：中國科學院官網）

本篇論文通訊作者林楠，現任中國科學院上海光學精密機械研究所研究員、博導，國家海外高層次人才，超強激光科學與技術全國重點實驗室副主任，精密光學工程部技術總師，中國儀器儀表學會集成電路分會委員，中國光學工程學會微納專委會委員，曾任荷蘭ASML公司研發科學家、研發部光源技術負責人。

林楠長期從事集成電路制造光刻光源以及芯片量檢測光源研發與工程應用研究，擁有十余年大規模集成電路制造與測量設備科研、工程項目研發和管理經驗, 截止目前申請/授權美、日、韓等國國際專利110余項，多項專利已完成產品轉化搭載在最新型光刻機及量檢測設備中。瑞典隆德大學碩士，師從2023諾貝爾物理學獎得主Anne l'Huillier院士，巴黎薩克雷大學與法國原子能署聯合培養博士、瑞士蘇黎世聯邦理工大學博士后。

今年2月，林楠團隊在《激光與光電子學進展》第3期雜志發表封面論文，提出了一種基于空間束縛激光錫等離子體的寬帶極紫外光高效產生方案，可用于先進節點半導體高通量量測，該方案獲得了高達52.5%的轉換效率，是迄今為止報道的極紫外波段最高轉換效率，與目前商用的高次諧波光源相比轉換效率提升約6個數量級。這一研究為國產光刻量測層面提供更多的新技術支持。

如今，林楠團隊更進一步，建立了一個基于固態激光器的平臺，與ASML的工業光刻設備不同，后者使用來自二氧化碳驅動技術的光將電路圖案轉移到硅和其他基板上。

“即使轉換效率只有3%，固態激光驅動的 LPP-EUV 光源也能提供瓦級功率，使其適用于 EUV 曝光驗證和掩模檢查。”論文中指出，雖然商用二氧化碳激光器功率很高，但它們體積龐大，電光轉換效率低（低于 5%），而且運行和電力成本高昂。而固體脈沖激光器近十年來取得了快速發展，目前已達到千瓦級的功率輸出，未來有望達到10倍以上。

需要說明的是，目前固體激光驅動等離子體EUV光源，或者說1 μm固體激光驅動Sn等離子體EUV光源的研究仍處于初期實驗階段，還未完全走向商業化。

林楠團隊在論文中提到，結果顯示，當激光峰值功率密度逐漸升高時，實現了高達3.42%的CE，該結果處于國際靠前水平，其所建立的LPP-EUV 光源實驗平臺和相關研究結果，為固體激光驅動等離子體EUV光刻光源及量測光源的國產化研發提供了技術支撐，對于中國自主開展的 EUV 光刻及其關鍵器件與技術的研發工作具有重要意義。

值得一提的是，在本月的一次投資者電話會議上，ASML首席財務官戴厚杰（Roger Dassen）表示，中國進行的光刻機替代相關技術進展已有耳聞，中國確實有可能制造出EUV光源，但他相信，中國依然需要很多年才能造出一臺先進EUV（極紫外光）光刻設備。

最新年報內容顯示，2024年，ASML實現凈銷售額282.63億歐元，同比增長2.55%，創下歷史新高。凈利潤為75.71億歐元，較2023年降低了3.4%。其中，中國成為ASML第一大市場，銷售額達到101.95億歐元，占其全球總營收的36.1%。

ASML總裁兼首席執行官傅恪禮（Christophe Fouquet）早前曾表示，由于美國對華禁止出口EUV光刻設備，與英特爾、臺積電和三星等行業巨頭相比，中國芯片技術將落后美國等西方國家10年至15年，主要還是因為美國禁止出口EUV設備，導致中國無法獲得尖端光刻機。

戴厚杰強調，在當前半導體出口管制和關稅下，中國市場需求依然強勁。他相信，2025年，ASML中國區的銷售額占總收入比重將略高于25%。

針對美國脅迫荷蘭政府對華進行科技封鎖的相關情況，中國外交部發言人此前曾回應稱，中方一貫反對美國泛化國家安全概念，以各種借口脅迫其他國家搞對華科技封鎖。半導體是高度全球化的產業，在各國經濟深度融合的背景下，美方有關霸道、霸凌行徑嚴重違背國際貿易規則，嚴重破壞全球半導體產業格局，嚴重沖擊國際產業鏈供應鏈的安全和穩定，必將自食其果。中方敦促荷方，秉持客觀公正立場和市場原則，尊重契約精神，以實際行動維護中荷兩國和雙方企業的共同利益，維護國際產業鏈供應鏈的穩定和自由、開放、公正、非歧視的國際貿易環境。中方將密切關注有關動向，堅決維護自身合法權益。

（本文首發于鈦媒體App，作者｜林志佳）