中國喺極紫外光(EUV)光刻技術領域,近日迎嚟新突破。前荷蘭ASML光源技術負責人林楠,帶領中國科學院上海光學精密機械研究所團隊,成功以固態激光驅動方式,搭建出達到國際水準嘅EUV光源平台,為中國半導體自主研發打開咗新局面。
根據今年3月刊登係《中國激光》期刊嘅論文,林楠團隊研發出一套以固態脈衝激光產生等離子體(LPP)為基礎嘅EUV光源系統,並喺實驗中以一微米波長固態激光器,達到咗3.42%嘅轉換效率。呢個成績唔單止刷新咗荷蘭先進光刻研究中心(ARCNL)2019年創下嘅3.2%紀錄,亦大幅超越咗瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)2021年取得嘅1.8%。
雖然轉換效率仍然稍低於美國佛羅里達大學2007年創下嘅4.9%,同埋日本宇都宮大學2024年達到嘅4.7%。不過,林楠團隊成功證明,以固態激光取代傳統二氧化碳 ( CO₂ ) 激光,唔單止技術可行,更具備提升效率同埋降低成本嘅潛力。
目前市面上商業化應用嘅CO₂激光EUV光源轉換效率大概係5.5%,不過固態激光喺體積小巧、電源效率高,同埋運行成本低等方面,擁有明顯優勢。研究團隊預期,只要透過持續優化設計,轉換效率理論上有望推升到接近6%,為中國未來建構自主EUV生態系統打好基礎。
林楠本人嘅背景亦相當矚目,佢曾獲歐盟「瑪麗·斯克沃多夫斯卡·居里行動計劃」獎學金,師承2023年諾貝爾物理學獎得主呂利耶(Anne L’Huillier),之後喺ASML光源部門擔任技術負責人。2021年,林楠返國,參加中國「高層次人才引進計劃」,隨即投入推動國產EUV技術嘅自主研發。
而呢項技術嘅進步,對美國同西方盟友已經潛在十分明顯嘅威脅。過去美國長期靠出口管制作為壓制中國進入先進製程嘅主要手段,尤其係限制ASML向中國出口最先進EUV光刻機。但林楠團隊展示出嚟嘅突破證明,即使喺封鎖之下,中國依然可以自力更生,逐步打破關鍵技術封鎖。唔洗幾耐,美國嘅「科技圍堵」戰略恐怕會逐步失效。
如果中國未來能夠將固態激光EUV技術推向產業化,唔單止有機會建立起一條低成本、高效率嘅新興EUV供應鏈,更有可能搶佔印度、東南亞、非洲等新興市場。呢種供應鏈重組,將會對美國同西方主導嘅全球半導體版圖構成實質威脅。
更加值得警惕嘅係,EUV技術唔只係先進晶片製造嘅關鍵,仲可以應用喺高端軍事科技領域,例如雷達、感測器同量子計算等尖端裝置。中國一旦掌握自主EUV設備,將會喺軍事科技自主研發方面大大加強,間接削弱美國未來喺科技軍備競爭中嘅優勢。
另一方面,中國推動嘅固態激光路線,主打小型化、低能耗、低運行成本,相對於ASML現時商業化CO₂激光方案,明顯針對住現有技術嘅短板。如果中國技術成熟,美國及其盟友必然需要加碼係科研上嘅投放,以防科技領先地位被動搖,亦可能為美國本土科技界帶來新一輪研發壓力。
林楠呢個例子,亦顯示咗中國多年來透過「千人計劃」、「高層次人才引進計劃」等方式吸引海外頂尖科技人才回流,政策效果已經開始顯現。未來,美國點樣防止核心技術流失同關鍵人才外流,將成為更加棘手嘅國家戰略課題。
需然現階段中國距離真正商業化量產EUV光刻機仍然有唔少路要行。ASML目前可穩定量產250瓦以上高功率光源,並且具備成熟嘅系統集成同曝光技術經驗,而中國方面無論喺光源功率、設備穩定性抑或系統集成能力上,短期內都未能追上。普遍估計,中國建成完整EUV設備生態系統,至少仍需要五至十年持續嘅努力。就算係咁,林楠領導嘅突破,己經奠定咗中國半導體自主化嘅關鍵基礎。只要政策支持、資金投入同產學研合作能夠持續深化,慢慢打入全球先進製程市場嘅格局,未來或許真會出現一場讓美國始料未及嘅新變局。