一颗比太阳还热的“锡炸弹”,正在悄悄改写整个半导体行业的游戏规则。
全球芯片制造业的“心脏”刚刚跳动出新的节奏。
2月23日,荷兰光刻机巨头阿斯麦(ASML)扔出了一枚重磅消息:他们的研究人员找到了给极紫外(EUV)光刻机“加功率”的新方法。到2030年,芯片的产量可能会直接拉高50%。
这意味着什么?简单来说,就是以后咱们用的手机、电脑里的芯片,生产成本可能会更低,产能也可能没那么紧张了。
从600瓦到1000瓦,难的其实不是“加马力”
先给大家科普个小知识。现在的芯片,大多都是用光“刻”出来的。而到了最先进的制程(比如3纳米、2纳米),就得用ASML家的极紫外光刻机。这种机器能发出的光,波长只有13.5纳米,可以用来“画”出极小极小的电路 。
但是,要产生这种光,难度极大。
ASML的首席技术官迈克尔·珀维斯打了个比方,这个过程不像拧个灯泡那么简单。目前的光源功率是600瓦,现在他们做到了稳定输出1000瓦。
怎么做到的呢?关键在于那个产生光的“心脏”部件——锡滴发生器。
这就像在高速公路上,精准击中两颗飞行的子弹
为了产生极紫外光,机器得先往真空室里喷出一串串 molten(熔融状态)的锡滴。现在,这个速度被提到了每秒大约10万滴
然后,用二氧化碳激光去轰击这些锡滴,把它加热成等离子体(一种比太阳表面还热的物质状态),等离子体再发出极紫外光。
以前是打一枪,现在为了提高功率,ASML改成了先用两次小的激光脉冲去“塑形”,再用主激光去轰击 。这就好比以前是一枪打一个飞盘,现在要精确计算,用两次轻碰先把飞盘调整好位置,再一击必杀。
珀维斯说,这需要把激光技术、材料科学和等离子体科学揉在一起,还得掌握纳米级的精准度。所以这根本不是“花拳绣腿”,是实打实能在工厂里24小时不停干活的技术 。
对先进制造业的冲击波:不仅仅是变快
这项技术突破,对于我们先进制造业的观察来说,有三层深意:
1. 单颗芯片的成本真的能降下来
目前ASML的NXE系列光刻机,每小时能处理大概220片晶圆。升级后,到2030年这个数字会飙升到330片。别看只是多了这110片,每片晶圆上能切出几百甚至几千颗芯片。按这个算法,总产量提升接近50% 。产量高了,分摊到每颗芯片上的设备折旧费、电费、时间成本自然就低了。
2. 给2纳米乃至1纳米铺路
更高的光源功率,不仅仅是为了快。高功率能让曝光过程更稳定,图案转移更精准,这就直接提升了良率。对于正在攻关2纳米及以下制程的台积电、英特尔、三星来说,光源功率不够,后面的路就走不下去。千瓦级的光源,是通往更先进制程的入场券。
3. AI算力饥渴的“解药”
现在AI大模型这么火,算力卡脖子的一大原因就是先进芯片不够用。OpenAI这类公司烧钱烧得厉害,就是买不到足够的GPU 。ASML这一波加功率,相当于直接给AI军备竞赛的“后方弹药库”补充了产能。
光刻机里的“三体”问题
值得一提的是,把功率做大了,还会带来新麻烦。
就像电脑超频后散热会压不住一样,1000瓦的极紫外光功率,对机器里的零件是个巨大考验。特别是那块用来保护光刻掩模版、薄到透明的“pellicle”(防尘膜)。以前四五百瓦的时候,这东西几天就被上万度的高温蒸发了 。
现在功率翻倍,怎么让这些脆弱又关键的膜扛得住?这又是一个材料学上的难题。但ASML表示,他们看到的是一条通往1500瓦甚至2000瓦的清晰路径 。
留给追赶者的时间不多了
目前,ASML是全球唯一能造这种级别极紫外光刻机的公司。虽然美国有几家初创公司(比如xLight)拿到了政府钱想搞竞争,中国也在拼命攻关,但ASML这一波操作,又把起跑线往前挪了一大截 。
当别人还在研究怎么把光“点着”的时候,ASML已经在研究怎么把火“烧得更旺”还能“不烧坏锅”了。
对于我们这个手机不离手、AI应用不断涌现的时代来说,藏在背后的这些冰冷机器和滚烫的锡滴,才是真正的“推手”。
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