西方: 光刻机的光源是核心, 中国学不会! 中国: 点亮了! 国产化率 90%!

国产极紫外光源系统样机亮相，国产化率达到90%。这次值得关注的，不只是一个百分比，而是中国企业已经把自主研发推进到能够开展芯片曝光测试的具体设备。 长期受到出口限制的关键环节，正在增加国产选择。光源为什么这么难造？90%意味着什么？从样机走向工业应用，还有哪些必须解决的问题？把这些讲清楚，才能看懂这次进展的真正价值。 一、国产化率90%，关键在于有了能够测试的设备 2026年10月，第二十六届中国国际工业博览会上，朗道燧岩展出一台国产极紫外光源系统样机。展出方给出的国产化率达到90%，绝大多数核心零部件自主研发，现阶段可用于芯片曝光测试。光源研发有了具体设备，也就有了继续验证性能、改进设计的基础。 光刻为什么离不开光源？芯片制造需要把设计好的电路图形转移到晶圆上，曝光是其中的关键工序。光源提供符合要求的光，后面的光学系统才能完成图形转移。 先进制程持续缩小结构尺寸，对光源、光学和控制系统的要求随之提高。任何一项长期依赖外部供应，整套设备的研发和使用都会受到影响。 EUV采用的光波长是13.5纳米。与常见的193纳米深紫外光相比，波长缩短到原来的十四分之一左右。 先进芯片制造采用EUV，一个重要原因是能够减少部分复杂图形所需的工艺步骤，进而控制缺陷、成本和生产周期。自主光源向前推进，直接关系到相关工艺能否在国产设备上开展验证。 90%值得关注的地方，在于零部件来源和自主研发同时发生变化。一套样机要工作，必须让不同部件在规定条件下配合。激光脉冲、锡滴位置、真空环境、测量反馈，需要遵守同一套时序和精度要求。零件能够供应，系统能够运转，后续才有条件反复测试、定位问题、修改设计。 从研发机制看，国产样机出现，意味着相关研究增加了设备选择。工程人员可以围绕实际输出研究稳定性，材料团队也有机会根据应用需求验证性能。对于高端设备，持续获得实验数据非常重要。一次测试暴露的问题，可能直接决定下一版部件怎样改。 零部件企业同样需要测试对象。缺少整套系统参与验证，供应商很难知道某次改进究竟有没有用。样机的意义，还包括把部件性能与实际输出对应起来。研发指标逐步接近使用要求，自主供应才更有持续改进的依据。 二、每秒五万次，真正难的是连续稳定运行 理解这次进展，先看成熟商用EUV光源怎样工作。ASML采用激光产生等离子体的技术路线，也就是LPP。直径约25微米的熔融锡滴，以每秒约70米的速度进入工作区域。激光先用预脉冲改变锡滴形状，再用更强的主脉冲使其形成等离子体，从中获取所需的极紫外辐射。 这套过程每秒重复五万次。锡滴的位置、到达时刻和激光脉冲必须准确配合。稍有偏差，光的产生效率就会受到影响。频率提高以后，每一次作用的误差还要受到控制。 难点同时涉及高速运动、激光控制、等离子体物理和精密测量，任何一项表现不稳定，都会影响最终曝光。 激光功率同样惊人。德国通快用于EUV的激光放大系统，可以把最初几瓦的平均功率放大到约40千瓦。但激光输出功率与最终可用的EUV功率，是两个不同的指标。 中间存在能量转换和光路损耗。设备要提高生产效率，就必须增加真正到达曝光环节、能够被有效利用的光。 发出目标波长的光之后，还有真空问题。EUV容易被空气吸收，光源到晶圆之间的工作光路需要保持高真空。传输光线也要使用专门的多层反射镜。 因此，真空、反射镜和光源必须协同设计。光源性能提高，配套系统也得达到相应要求，才能转化为整机的曝光能力。 锡滴产生等离子体，还会带来锡碎屑和污染。污染物影响光学部件，设备性能和维护周期就会受到牵连。商用系统需要结合气流管理、温度控制等办法保护相关部件。 清洁能力、部件寿命和停机时间，最终都会影响生产成本。光源工程化的难度，就体现在这些需要长期处理的细节里。 高端光源竞争，要同时看有效输出功率、能量稳定性、连续运行时间和维护频率。功率提高了，污染控制可能承受更大压力；维护完成了，还要保证重新启动后的状态一致。让这些要求同时得到满足，设备才更接近工厂需要的产品。 欧美现有优势，也有清晰的形成过程。1998年，ASML与蔡司、牛津仪器等企业组织欧洲研发合作。2013年，ASML收购美国光源企业Cymer，继续推动EUV光源开发。 到了2019年，EUV技术已进入商业产品应用。多个国家的企业长期协作，才逐步完成从实验验证到工业应用的转变。 成熟EUV产业依靠高度专业化的分工。荷兰企业负责系统集成，美国提供部分关键模块，德国企业提供先进光学和驱动激光。中国企业推进自主光源，要解决技术问题，还要建立匹配的供应和验证能力。样机国产化率受到重视，原因正在这里。 三、出口限制之后，自主迭代越来越重要 2019年以来，ASML的EUV设备销售已经受到限制。2023年，荷兰又推进针对部分先进半导体设备的出口管制，涉及先进浸没式DUV设备。这些限制延续下来，国内芯片制造企业