最近，美媒的一条消息引发了国内热议，传言国内在深圳搞出了EUV光刻机原型机。注意，是传言，国内官方并没有证实。虽然暂时还不知道这条消息的真假，但通过美媒对国产光刻机的关注度就能知道，西方的焦虑已经摆到台面上了：EUV，或许是他们死守的先进技术最后一道堡垒了。
现在全球只有ASML能量产EUV，在美国出口管制规则约束下，我们拿不到一台。先进制程被卡住，也催生了大家那个经典问题：造EUV和造氢弹，哪个更难？这句话背后，是大家普遍的期待——再难，我们也要啃下来。
造EUV光刻机，到底难在哪？EUV本质还是光刻，原理通俗说就是在硅片上“雕花”。在硅片铺上光刻胶，光线透过掩模版，把电路图案投射到光刻胶上，后续再经过显影、刻蚀等工序，把图案固定在硅晶圆上。
想要芯片越做越小、晶体管密度越来越高，光刻的精度就要持续往上走，而精度的天花板，卡在衍射极限上。提升分辨率就两条路，一条是缩短光源波长，另一条是拉高数值孔径，但不管怎么选，两条全是地狱难度。
DUV用的是193nm波长，而EUV直接压缩到13.5nm。这套光源系统的实现方式非常魔幻，把锡熔成微米级液滴，在真空里下落，先用激光把锡滴打散成锡云，再用大功率二氧化碳激光二次轰击，激发出极紫外光。难点有多夸张？要精准打中空中自由掉落的微小锡滴，一秒钟要重复打5万次。整套光源输入功率巨大，但是最终可用EUV光输出功率很低，光电转换效率极低，早期甚至不到1%。
拉高数值孔径这条路，DUV当年靠浸没式方案实现大突破，林本坚提出在镜头和硅片之间填充超纯水，利用水更高的折射率，在不换光源的前提下，压缩最小制程。行业也在继续寻找折射率更高的浸没液体，但新材料要同时满足透光、稳定、不和光刻胶反应、无气泡、不污染晶圆，门槛极高。而且这套方案没法直接照搬到EUV上，EUV很容易被物质吸收，连空气都会吃掉它的能量，整套光路必须全程真空。
EUV不能用传统透射透镜，换成了钼硅多层膜反射镜。镜片交替镀上几十层钼和硅，表面平滑程度达到极致，如果把镜面放大到地球那么大，凸起高度也就一根头发丝粗细。就算做到这个水平，每一片镜子都会吸收三成EUV光，一路经过11面反射镜之后，最后真正落到硅片上的有效光只剩下2%。
光源、反射光学系统之外，还有一堆难缠的配套难题，适配EUV的光刻胶、锡滴微流体精准控制、振动抑制、超精密工件台、散热系统。整机体量接近双层大巴，一台High NA EUV拆分运输要250个集装箱。工作环境要求极端洁净，耗电更是惊人，一台EUV常年满负荷运转，年耗电量上千万度，绝大部分电能最后都变成热量，冷却系统又是一大负担。
很多人会问：就算原型机做出来，多久能量产？
ASML的经验是7年，美方模型预估10年。国内制造业迭代速度更快，不少人猜测周期有望压缩，但这终究只是猜测。原型机只是起点，良率、稳定性、全供应链零部件自主，每一关都要漫长打磨。
现在我们的主战场还是DUV路线。中芯国际正在持续打磨国产DUV产线，大量零部件完成本土化，剩余卡脖子部件还在攻坚。大家都知道，成熟制程DUV借助多重曝光工艺，可以向下兼容做出7nm，理论上也能尝试5nm，但多重曝光会拉高成本、压低良率，和原生EUV的效率、成本完全不是一个量级。
另一边，ASML自己也有烦恼。新一代High NA EUV定价4亿美元一台，订单寥寥无几，只有少数几家大厂下单。高端机型市场盘子太小，研发投入巨大，如果买的人太少，高昂的研发成本收不回来，反过来也会拖累它下一代技术迭代。封锁从来都是双刃剑，一边拦着别人往上走，一边自己的高端市场空间越做越窄。
短期来看，国产EUV还处在迷雾之中，原型消息真假未定；DUV国产化稳步落地，是当下最扎实的底牌。长远看，光刻赛道的比拼，拼的不只是一台机器，是一整条由光学、激光、精密机械、材料、化工组成的巨型产业链。开放合作当然最好，但别人不给你选择权的时候，我们只能一步一步，把主动权拿在自己手里。
热门跟贴