“光刻机的‘心脏’被中国科学家重新定义了!”
当中国科学院3月25日宣布研发出全球首台全固态深紫外(DUV)激光器时,ASML总部连夜召开紧急会议。
这台能发射193纳米相干光的设备,不仅绕开了传统光刻机对氟化氩气体的依赖,更首次实现“涡旋光束”输出,将特征尺寸缩小30%——这意味着中国在半导体制造最核心的光源技术上,撕开了一道自主可控的裂缝。
“卡车变轿车”:固态激光改写光刻规则“以前的光刻光源像一辆装满钢瓶的卡车,现在我们把设备塞进了轿车后备箱。”中科院项目负责人玄洪文教授用最直白的比喻,道出了这项技术的颠覆性。
传统光刻机使用的ArF准分子激光技术,需要氩气和氟气在高压电场中生成不稳定分子,释放193纳米光子,这种方案不仅能耗高达120W,设备体积更是堪比集装箱,维护成本令人咋舌。
而中科院的固态方案,用一块自研的Yb:YAG晶体放大器生成1030纳米基频光,通过四次谐波转换生成258纳米紫外光,再与1553纳米激光混频,最终输出193纳米深紫外光。
整套系统体积缩小至传统设备的1/3,功耗直降40%,更摆脱了对稀有气体的依赖,尽管当前平均功率仅70mW(ASML方案为100-120W),但其6kHz的重复频率和0.11pm的线宽,已满足7纳米制程需求。
“涡旋光束”掀起芯片制造革命更让ASML坐立不安的,是中科院在全球首次实现的“193纳米涡旋光束”,通过在1553纳米激光路径加入螺旋相位板,科研团队让最终输出的193纳米激光携带轨道角动量,形成类似DNA双螺旋的环形光场。
这种光束不仅能像“光学镊子”般操控纳米颗粒,更关键的是——其环形强度分布可将光刻特征尺寸压缩30%,直接突破2纳米制程瓶颈。
相比之下,ASML的EUV光刻机虽然已实现3纳米量产,但依赖的13.5纳米极紫外光需要复杂反射镜组,设备造价超1.5亿美元,而中科院的固态DUV技术,通过“DUV+多重曝光”路径,用不到1/10的成本实现等效性能。
荷兰《新鹿特丹商报》感叹:“中国人正在用更低维度的技术,冲击更高维度的市场。”
产业链共振:从实验室到生产线技术突破仅一周,产业端已掀起连锁反应,3月26日,南大光电宣布其KrF光刻胶通过中科院光源验证,缺陷率降至0.01/平方厘米;江丰电子同步推出99.9999%超高纯钼靶材,打破日企垄断。
更值得关注的是,中芯国际宁波基地已启动7纳米验证线,计划2026年量产基于国产光源的芯片。
政策层面也在加速布局。深圳国资委设立千亿级半导体产业基金,重点支持光刻设备、材料企业;武汉光谷推出“光刻人才安居计划”,顶尖专家最高可获500万元补贴。
市场用真金白银投票——光刻机板块连续三日涨停,至纯科技、新莱应材等供应链企业市值飙升30%。
ASML的焦虑与中国的野望面对中国攻势,ASML首席技术官范登布林克紧急改口:“不排除向中国客户提供更灵活的技术支持。”
但明眼人都清楚,当中科院将深紫外激光器体积缩小90%、中芯国际用四重曝光实现5纳米等效制程时,这场技术博弈的天平已开始倾斜。
根据《Advanced Photonics Nexus》披露的路线图,中科院计划三年内将激光功率提升百倍,同时开发256核并行曝光系统。
一旦实现,国产DUV光刻机不仅能满足3纳米需求,更可借助涡旋光束的“光学镊子”功能,同步完成晶圆缺陷检测——这是ASML现有设备都未实现的“光刻-检测一体化”。
193纳米,这个曾被ASML划定为“传统赛道”的波长,在中国科学家手中焕发出第二春。
当固态激光取代气体放电、涡旋光束突破衍射极限、国产设备成本降至国际水平1/10时,人们突然发现:中国半导体产业正在用“降维打击”的方式,重写光刻机的游戏规则。
正如《自然》杂志评论所言:“这不是简单的技术替代,而是一场从原理到应用的系统革命。”
而这场革命的起点,正是中科院实验室里那台邮票大小的激光器——它发出的不仅是193纳米的光束,更是一个科技大国冲破封锁的曙光,对此你们是怎么看的呢?