荷兰 ASML EUV 光刻机样图 （来源：ASML 官网）
中国芯片极紫外 （EUV） 光刻光源技术获得重大突破，使用固体光源突破被美国 「卡脖子」 的局面。
4 月 29 日消息，据环球时报旗下账号 「哇喔·环球新科技」、观察者网等报道，中国科学院上海光学精密机械研究所 （简称中国科学院上海光机所） 林楠研究员带领团队，绕过二氧化碳激光，使用固体激光器技术成功开发出 LPP-EUV 光源，已经达到国际领先水平，对中国自主开展 EUV 光刻有重要意义。
上述报道称，该技术有望突破中国自主生产芯片的阻碍。
据悉，EUV 光刻机中最核心的分系统是激光等离子体 （LPP）EUV 光源，主要关注能量转换效率 （CE）。二氧化碳激光器激发的 Sn 等离子体 CE 大于 5%，是 ASML 光刻机的驱动光源，但此前这类光源由美国 Cymer 制造，在世界范围内处于垄断地位。
因此，林楠团队考虑使用固体脉冲激光器代替二氧化碳激光作为驱动光源，但能量效率需要进一步提升。目前林楠团队 1um 固体激光的 CE 最高可达到 3.42%，超过了荷兰和瑞士研究团队的水平，虽然没有超过 4%，但已经达到了商用光源 5.5% 转化效率的一半。
林楠团队研究人员估计，光源实验平台的理论最大转换效率可能接近 6%，团队正计划增加进一步的研究，未来有望进一步实现国产 EUV 光刻技术。据了解，相关研究论文已经在近期成果发表在 《中国激光》 杂志今年第 6 期 （2025 年 3 月下） 封面。
所谓 EUV，指的是波长 13.5nm 的极紫外光，相比于当前主流光刻机用的 193nm 光源，EUV 的光源只有十五分之一，能够在硅片上刻下更小的沟道。业内人士形容，EUV 的细致程度，就好像从地球上发出的手电筒光线，精准地照射到一枚月球上的硬币一样。
荷兰光刻机巨头阿斯麦（ASML） 是目前世界上唯一使用 EUV 的光刻机制造商。
美国国家标准与技术研究院 （NIST） 发布的一份有关 EUV 光刻机的报告指出，当今最先进的半导体光刻工艺使用 EUV 光源，特别是 13.5nm 分辨率的光。EUV 光允许在半导体中构建更小的单位特征，而这种光由上文提及的 EUVL 系统生成，这项技术由 ASML 于 2019 年首次部署并一直保持着 100% 的市场份额。
市面上主流的 EUV 光刻机是 ASML 的 NXE：3400C 和 NXE：3400D。ASML 官网的参数显示，两者均支持 7 纳米和 5 纳米节点的 EUV 量产，后者的生产效率相比前者提高了 15% 至 20%。如今，三星、台积电、英特尔等都在争先恐后地将 EUV 光刻机投入芯片生产中。
不过，由于美国商务部对华实施出口管制和相关规定，ASML 等芯片公司自 2019 年以来被禁止向中国出售其最先进 EUV 光刻型号。
但仅仅六年后的今天，中国在 EUV 光源层面取得重大突破。
林楠 （来源：中国科学院官网）
本篇论文通讯作者林楠，现任中国科学院上海光学精密机械研究所研究员、博导，国家海外高层次人才，超强激光科学与技术全国重点实验室副主任，精密光学工程部技术总师，中国仪器仪表学会集成电路分会委员，中国光学工程学会微纳专委会委员，曾任荷兰 ASML 公司研发科学家、研发部光源技术负责人。
林楠长期从事集成电路制造光刻光源以及芯片量检测光源研发与工程应用研究，拥有十余年大规模集成电路制造与测量设备科研、工程项目研发和管理经验, 截止目前申请/授权美、日、韩等国国际专利 110 余项，多项专利已完成产品转化搭载在最新型光刻机及量检测设备中。瑞典隆德大学硕士，师从 2023 诺贝尔物理学奖得主 Anne l'Huillier 院士，巴黎萨克雷大学与法国原子能署联合培养博士、瑞士苏黎世联邦理工大学博士后。
今年 2 月，林楠团队在 《激光与光电子学进展》 第 3 期杂志发表封面论文，提出了一种基于空间束缚激光锡等离子体的宽带极紫外光高效产生方案，可用于先进节点半导体高通量量测，该方案获得了高达 52.5% 的转换效率，是迄今为止报道的极紫外波段最高转换效率，与目前商用的高次谐波光源相比转换效率提升约 6 个数量级。这一研究为国产光刻量测层面提供更多的新技术支持。
如今，林楠团队更进一步，建立了一个基于固态激光器的平台，与 ASML 的工业光刻设备不同，后者使用来自二氧化碳驱动技术的光将电路图案转移到硅和其他基板上。
「即使转换效率只有 3%，固态激光驱动的 LPP-EUV 光源也能提供瓦级功率，使其适用于 EUV 曝光验证和掩模检查。」 论文中指出，虽然商用二氧化碳激光器功率很高，但它们体积庞大，电光转换效率低 （低于 5%），而且运行和电力成本高昂。而固体脉冲激光器近十年来取得了快速发展，目前已达到千瓦级的功率输出，未来有望达到 10 倍以上。
需要说明的是，目前固体激光驱动等离子体 EUV 光源，或者说 1 μm 固体激光驱动 Sn 等离子体 EUV 光源的研究仍处于初期实验阶段，还未完全走向商业化。
林楠团队在论文中提到，结果显示，当激光峰值功率密度逐渐升高时，实现了高达 3.42% 的 CE，该结果处于国际靠前水平，其所建立的 LPP-EUV 光源实验平台和相关研究结果，为固体激光驱动等离子体 EUV 光刻光源及量测光源的国产化研发提供了技术支撑，对于中国自主开展的 EUV 光刻及其关键器件与技术的研发工作具有重要意义。
值得一提的是，在本月的一次投资者电话会议上，ASML 首席财务官戴厚杰 （Roger Dassen） 表示，中国进行的光刻机替代相关技术进展已有耳闻，中国确实有可能制造出 EUV 光源，但他相信，中国依然需要很多年才能造出一台先进 EUV（极紫外光） 光刻设备。
最新年报内容显示，2024 年，ASML 实现净销售额 282.63 亿欧元，同比增长 2.55%，创下历史新高。净利润为 75.71 亿欧元，较 2023 年降低了 3.4%。其中，中国成为 ASML 第一大市场，销售额达到 101.95 亿欧元，占其全球总营收的 36.1%。
ASML 总裁兼首席执行官傅恪礼 （Christophe Fouquet） 早前曾表示，由于美国对华禁止出口 EUV 光刻设备，与英特尔、台积电和三星等行业巨头相比，中国芯片技术将落后美国等西方国家 10 年至 15 年，主要还是因为美国禁止出口 EUV 设备，导致中国无法获得尖端光刻机。
戴厚杰强调，在当前半导体出口管制和关税下，中国市场需求依然强劲。他相信，2025 年，ASML 中国区的销售额占总收入比重将略高于 25%。
针对美国胁迫荷兰政府对华进行科技封锁的相关情况，中国外交部发言人此前曾回应称，中方一贯反对美国泛化国家安全概念，以各种借口胁迫其他国家搞对华科技封锁。半导体是高度全球化的产业，在各国经济深度融合的背景下，美方有关霸道、霸凌行径严重违背国际贸易规则，严重破坏全球半导体产业格局，严重冲击国际产业链供应链的安全和稳定，必将自食其果。中方敦促荷方，秉持客观公正立场和市场原则，尊重契约精神，以实际行动维护中荷两国和双方企业的共同利益，维护国际产业链供应链的稳定和自由、开放、公正、非歧视的国际贸易环境。中方将密切关注有关动向，坚决维护自身合法权益。
（本文首发于钛媒体 App，作者｜林志佳）
