光刻机巨头曾开始慌了,中国造不成光刻机,但是要造一个光刻工厂! 全球半导体领域里,ASML这家荷兰企业靠着EUV光刻机技术牢牢占据高端位置。EUV光刻机核心在于13.5纳米波长的极紫外光源,功率要求高,供应链涉及欧洲和美国多家企业,普通厂商很难独立完成。 中国芯片企业在采购和维护先进设备时遇到外部限制,供应链稳定性受到影响,大家开始思考其他路径。不是一味追逐单台小型光源设备,而是考虑构建集中光源的系统方案,把光源部分做大,用加速器产生辐射,再分配到多条曝光生产线。这种思路像把生产环节统筹起来,形成一个共享式的光刻系统,减少对单一进口设备的依赖。 清华大学工程物理系唐传祥教授的研究组,从2017年起与斯坦福大学杰出访问教授赵午合作,启动稳态微聚束(SSMB)原理验证工作。赵午教授早年在2010年与博士生提出这个概念,唐传祥研究组负责理论分析、物理设计和激光系统开发。2019年,他们与德国亥姆霍兹柏林材料和能源研究中心以及联邦物理技术研究院合作,在柏林计量光源实验室的储存环上完成实验。 实验利用1064纳米激光操控电子束,使电子在周长48米的环内形成微聚束,产生相干辐射。2021年2月,相关论文发表在《自然》杂志,报告了SSMB原理的首次实验演示。这个成果显示,SSMB有望产生高功率、高重复频率的辐射,波长范围可覆盖到极紫外波段,为大功率EUV光源提供新思路。唐传祥在介绍中提到,基于SSMB的EUV光源有可能实现较大平均功率,并向更短波长扩展。 SSMB方案与传统激光等离子体光源不同。它利用大型加速器环形装置,电子束在激光调控下保持稳态微结构,辐射出高功率光。这种光源功率潜力较大,能同时服务多台曝光站,而不是一台光刻机配一个小型光源。传统EUV光刻机追求设备小型化和紧凑性,供应链分散,维护依赖海外支持。 中国团队考虑的系统模式,把光源集中建设,通过分光方式匹配多条生产线。本地化解决材料供应和设备保养,发挥工程集成优势。清华大学研究组向国家发改委提交了“稳态微聚束极紫外光源研究装置”的项目建议书,申报十四五国家重大科技基础设施。这类大科学装置项目得到相关部门关注,支持资金和人才投入逐步跟进。 产业链其他环节也在同步推进。光学元件、反射镜系统、材料配套等方面,国内单位开展相关研发。2025年7月,清华大学化学系许华平教授团队在EUV光刻胶领域取得进展。他们开发出基于聚碲氧烷的新型材料,把碲元素通过Te-O键引入高分子骨架。 碲的EUV吸收截面高,能提升吸收效率,同时Te-O键较低解离能让材料在吸收辐射后发生主链断裂,实现高灵敏度正性显影。这种单组分聚合物结构均一,在较低剂量下可解析精细线宽,为先进制程提供材料选择。光刻胶是光刻工艺中的关键消耗品,过去高度依赖进口,这项工作有助于配套能力的提升。 ASML作为EUV光刻机的主要供应商,这些年在中国市场占有重要份额。中国大陆一直是其重要客户,但受出口管制影响,先进EUV设备无法正常供应,DUV设备成为主要进口类型。2025年,ASML报告中国区销售额占比有所变化,企业采购DUV设备用于成熟制程扩产,以保障产能连续性。 ASML管理层在财报沟通中提到,中国市场仍具规模,但对先进设备替代技术的关注也存在。他们预计2026年中国销售额比例可能进一步调整,同时继续推进自身High-NA EUV设备的量产能力。全球半导体格局中,成熟制程芯片需求量大,覆盖汽车电子、物联网等广泛领域,中国企业在这些环节的产能扩张和设备本土化投入持续进行。 上海微电子等企业推进28纳米光刻机商业化,刻蚀、清洗等配套设备市场份额逐步提高。中微公司刻蚀设备进入国际供应链,显示产业链协同在加强。面对外部限制,中国半导体产业没有停步,而是通过全产业链布局增强自主能力。 国家大基金等支持重点方向包括设备和材料,高校、研究院所与企业共同参与项目。SSMB光源研究属于前沿探索,目前处于原理验证和装置立项阶段,距离实际工业应用还有技术距离需要跨越。整个系统方案需要光源、曝光站、材料、计量等多环节配合,不是单一突破就能完成。
