重磅:中国EUV光刻机取得重大突破

未来世界
2025-03-11

国际著名科技媒体TechPowerUp最近报道,中国正在与 光刻机巨头ASML的竞争中取得突破,中国在极紫外光刻(EUV)领域的技术突破可能改写全球半导体产业规则。

中国国产极紫外光刻(EUV)技术的发展已非遥不可及的幻想。最新系统目前正在东莞H工厂进行测试,其采用激光诱导放电等离子体(LDP)技术,可能对传统EUV光源生成技术形成颠覆性挑战。该系统计划于2025年第三季度启动试生产2026年实现量产,或为中国打破ASML在先进光刻领域的技术垄断奠定基础。

中国研发的LDP技术通过在电极间汽化锡(Sn)并利用高压放电将其转化为等离子体,通过电子-离子碰撞产生所需的13.5纳米EUV辐射。与ASML的激光诱导等离子体(LPP)技术相比,这一方法具有架构简化、体积更小、能效更高、生产成本更低的潜在优势。

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图1. LDP和LPP技术原理图   (牛财金)

ASML的LPP技术则依赖高能激光和复杂的FPGA实时控制电子系统来实现相同目标。尽管ASML在过去几十年中不断优化其LPP系统,但LDP技术在能效上的固有优势可能加速中国在这一关键半导体制造技术上的追赶进程。

激光诱导放电等离子体(LDP)EUV 生成商业化推动是光刻技术的 DeepSeek时刻。LDP比ASML使用的激光产生等离子体(LPP)效率高得多。LDP 将少量锡蒸发成两个电极之间的云状物,然后使用高压将锡蒸气转化为等离子体。电子与锡离子碰撞产生 13.5 nm EUV 光。LPP 需要高能激光和复杂的 FPGA 实时控制电子设备。LDP方法更简单、更小、更具成本效益且更节能。

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图2. 中国研制的EUV光刻物镜调装干涉仪 (牛财金)

美国对EUV设备出口中国的制裁实施后,中国半导体产业曾长期受限。此前,传统深紫外光刻(DUV)技术仅能使用248纳米(KrF)和193纳米(ArF)波长进行芯片图案化,而最先进的193纳米浸没式技术(pre-EUV工艺)仍无法达到先进制程需求。EUV的13.5纳米波长则无需依赖复杂的多次图形化技术即可实现更先进节点。

然而,这一系统仍需验证其分辨率能力、吞吐量稳定性以及与现有半导体制造流程的兼容性。若成功商业化,这款国产EUV光刻机将直接挑战ASML的市场地位。目前,ASML最新一代高数值孔径(High-NA)EUV设备的售价已接近3.8亿美元。无论中国研发成本如何,这款国产EUV设备将为国内老旧DUV光刻机提供亟需的升级路径,此前DUV技术限制了中国芯片制造的先进性。

尽管中国已积累大量自主知识产权,但制造领域的实际进展曾受制于技术整合能力。然而,这一局面可能很快迎来“DeepSeek时刻”,即技术突破性进展。但是,完整的半导体制造流程需要数年时间才能成熟,最终成效仍需观察。

牛财金分析师大威认为,虽然EUV光刻机技术十分复杂,但当年的"两弹一星"难度更大,中国都胜利了,EUV光刻机是一个复杂、庞大的系统工程,但是中国的优势是齐心协力,中国实现EUV光刻机技术的重大突破只是时间问题,而前几天中国对美国高科技企业因美纳的基因测序设备限制进口,是一个明显的信号:卡中国脖子的时代过去了。

LDP(激光诱导放电等离子体)与LPP(激光产生等离子体)光刻技术的对比:

对比维度LDP(激光诱导放电等离子体)LPP(激光产生等离子体)
核心原理激光蒸发锡形成蒸气云,电极间高压放电激发等离子体,辐射13.5nm EUV光高能激光轰击锡液滴,直接生成等离子体并辐射EUV光
技术路径1. 能量传递:电能直接转换为等离子体能量
2. 设备简化,无需液滴发生器和高频激光器
1. 依赖高功率激光器(如MOPA架构)
2. 需精密同步激光与液滴(每秒数万次)
优势- 成本更低
- 能源效率更高(直接电能转换)
- 设备体积小、复杂度低
- 输出功率高(商用可达250W+)
- 成熟稳定(碎屑控制、长时间运行)
- 兼容先进制程工艺
局限性- 输出功率受限(未达200W量产阈值)
- 电极旋转产生碎屑,影响寿命
- 技术成熟度低(实验室阶段)
- 系统复杂(依赖激光器、液滴发生器)
- 成本高昂(ASML光刻机单价3.8亿美元)
- 供应链垄断
能源效率4.5%(中科院及哈工大技术参数)≤2%(ASML年报数据)
技术成熟度处于研发阶段成熟商用(ASML主导,全球市场份额超90%)
主要应用场景- 国产替代
- 成熟制程或科研用途
- 5nm及以下先进制程(台积电、三星)
- 高数值孔径(High-NA)EUV迭代
供应链依赖核心组件(如电极)国内可自研依赖欧美技术(如德国通快激光器、美国Cymer液滴发生器)




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