光刻機(jī)是芯片制造的核心設(shè)備，而EUV（極紫外光刻機(jī)）和DUV（深紫外光刻機(jī)）的差異，本質(zhì)上是一場(chǎng)關(guān)于“光”的技術(shù)革命。
從工作原理看，DUV光刻機(jī)使用的是193nm波長(zhǎng)的深紫外光，通過浸沒式技術(shù)（把鏡頭和硅片浸泡在超純水中）提升分辨率，目前最高可支持7nm芯片的制造。而EUV光刻機(jī)的光源波長(zhǎng)直接縮短到13.5nm，進(jìn)入極紫外光范圍。這種光幾乎能被所有物質(zhì)吸收，因此整個(gè)光路必須在真空環(huán)境中運(yùn)行，且需要用特殊的反射鏡取代傳統(tǒng)透鏡。這種技術(shù)躍遷，使得EUV能直接制造5nm及以下的高端芯片，而DUV需要多重曝光才能實(shí)現(xiàn)類似效果，導(dǎo)致生產(chǎn)效率大幅降低。
在實(shí)際應(yīng)用上，兩者的差距更加直觀。一臺(tái)EUV光刻機(jī)每小時(shí)能處理170片晶圓，而DUV在同等制程下需要重復(fù)曝光4次，效率直接打四折。更重要的是，EUV的精度優(yōu)勢(shì)讓芯片晶體管密度翻倍，蘋果A系列、高通驍龍旗艦芯片都依賴EUV技術(shù)。可以說，EUV是打開3nm以下芯片時(shí)代的鑰匙，而DUV只能停留在“鑰匙孔”的位置。
一、國產(chǎn)光刻機(jī)的現(xiàn)狀：DUV突圍，EUV卡殼
我國在光刻機(jī)領(lǐng)域的進(jìn)展，可以用“一半海水，一半火焰”來形容。
2024年9月，我國正式公布了193nm的DUV光刻機(jī)，雖然距離國際最先進(jìn)的沉浸式DUV光刻機(jī)還有差距，但已能滿足中端芯片制造需求。這臺(tái)設(shè)備的核心部件——包括雙工件臺(tái)、光源系統(tǒng)——均由國內(nèi)企業(yè)自主研發(fā)，標(biāo)志著中國在DUV領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從“0到1”的突破。
然而，轉(zhuǎn)向EUV光刻機(jī)時(shí)，形勢(shì)急轉(zhuǎn)直下。國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)雖然早在2018年就啟動(dòng)了EUV關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，但至今未傳出實(shí)質(zhì)性突破。相關(guān)資料顯示，我國現(xiàn)有的EUV驗(yàn)證機(jī)仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段，關(guān)鍵指標(biāo)如光源功率（需達(dá)到250瓦以上）、反射鏡缺陷率（每平方米少于0.01個(gè)缺陷）均未達(dá)標(biāo)。更現(xiàn)實(shí)的問題是，即便解決了技術(shù)難題，國內(nèi)供應(yīng)鏈也無法支撐量產(chǎn)——一臺(tái)EUV光刻機(jī)需要超過10萬個(gè)零件，涉及全球5000多家供應(yīng)商，而中國在高精度光學(xué)鏡片、真空機(jī)械手等核心部件上仍依賴進(jìn)口。
二、EUV光刻機(jī)難產(chǎn)的三大死結(jié)
我國造不出EUV光刻機(jī)，絕非單一技術(shù)短板所致，而是系統(tǒng)性困境的集中爆發(fā)。
第一道坎：光源技術(shù)被“鎖死”。EUV光源需要將錫滴加熱到30萬攝氏度，激發(fā)出極紫外光。這項(xiàng)技術(shù)的專利墻幾乎被ASML（荷蘭光刻機(jī)巨頭）和Cymer（美國光源企業(yè)）壟斷。國內(nèi)雖然能用高功率二氧化碳激光器轟擊錫靶產(chǎn)生等離子體，但穩(wěn)定性和功率始終無法突破。更棘手的是，用于控制激光脈沖的種子光源技術(shù)長(zhǎng)期受制于美方出口管制。
第二道坎：光學(xué)系統(tǒng)無法閉環(huán)。EUV光刻機(jī)的反射鏡由德國蔡司獨(dú)家供應(yīng)，其表面粗糙度控制在原子級(jí)別（0.1納米）。國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的反射鏡粗糙度仍在1納米以上，導(dǎo)致光線散射率超過50%，無法滿足光刻需求。更無奈的是，即便造出合格鏡片，也需要配套的檢測(cè)設(shè)備來校準(zhǔn)，而這類設(shè)備同樣被列入禁運(yùn)清單。
第三道坎：產(chǎn)業(yè)協(xié)同生態(tài)缺失。ASML生產(chǎn)的EUV光刻機(jī)凝聚了全球頂尖技術(shù)：德國提供機(jī)械框架，美國提供計(jì)量系統(tǒng)，日本供應(yīng)光刻膠。而我國在高端光刻膠、電子特氣等配套材料上仍依賴進(jìn)口。以光刻膠為例，國產(chǎn)ArF光刻膠（用于DUV）良品率不足60%，而EUV專用的金屬氧化物光刻膠尚未實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室合成。
三、寫在最后
EUV光刻機(jī)的研發(fā)困境，暴露出我國高科技產(chǎn)業(yè)的兩個(gè)致命弱點(diǎn)：基礎(chǔ)研究積累不足和全球化技術(shù)協(xié)作體系斷裂。當(dāng)ASML用17年時(shí)間、投入200億美元攻克EUV時(shí)，國內(nèi)光刻機(jī)研發(fā)經(jīng)費(fèi)年均不足5億美元；當(dāng)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈形成“你中有我”的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)時(shí)，我國卻在關(guān)鍵環(huán)節(jié)被孤立。
但這并不意味著沒有破局機(jī)會(huì)，193nm的DUV光刻機(jī)已驗(yàn)證了國產(chǎn)替代的可能性，而華為與中科院聯(lián)合研發(fā)的“超衍射光學(xué)”技術(shù)，或許能繞過傳統(tǒng)EUV路徑。EUV光刻機(jī)的缺失，是我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)必須跨越的“成人禮”。這場(chǎng)攻堅(jiān)戰(zhàn)中，沒有捷徑可走，只有持續(xù)投入、開放合作、培養(yǎng)人才，才能在未來的某一天，讓國產(chǎn)EUV光刻機(jī)的光束照亮晶圓廠的無塵車間。
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