上海光机所突破EUV光源技术 中国芯片生产不再受制于人

中国芯片极紫外(EUV)光刻光源技术取得重大突破,成功绕过美国技术封锁,采用固体激光器技术实现LPP-EUV光源开发,达到国际领先水平。这一突破对中国自主芯片制造具有重要意义。据环球时报旗下账号“哇喔·环球新科技”、观察者网等媒体报道,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称中国科学院上海光机所)林楠研究员团队,通过创新固体激光器技术,成功替代传统二氧化碳激光,开发出高效LPP-EUV光源,相关成果已发表在《中国激光》杂志2025年3月刊封面。

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EUV光刻机核心部件为激光等离子体(LPP)EUV光源,关键指标是能量转换效率(CE)。目前ASML光刻机采用美国Cymer公司制造的二氧化碳激光器驱动Sn等离子体,CE超过5%,但该技术长期由Cymer垄断。林楠团队创新性地使用固体脉冲激光器替代二氧化碳激光,虽当前CE为3.42%,已超越荷兰和瑞士研究团队水平,虽未达4%商用标准,但已接近商用光源5.5%转化效率的一半。团队预计理论最大转换效率可达6%,正计划进一步研究,有望推动国产EUV光刻技术实现。

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EUV指波长13.5nm的极紫外光,相比193nm光源波长缩短十五分之一,能在硅片上刻出更细微沟道。业内人士形容其精度如同从地球手电筒照射月球硬币。荷兰光刻巨头ASML是全球唯一EUV光刻机供应商,其NXE:3400C/D机型支持7nm和5nm节点量产,后者效率较前者提升15%-20%。三星、台积电、英特尔等先进芯片制造商正加速EUV设备部署。但自2019年起,美国出口管制导致ASML无法向中国出售最先进EUV型号。

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林楠团队突破性成果发表于《激光与光电子学进展》第3期,提出基于空间束缚激光锡等离子体的宽带极紫外光高效产生方案,转换效率达52.5%,创极紫外波段最高纪录,较商用高次谐波光源提升6个数量级。该研究为国产光刻量测技术提供重要支持。林楠团队最新建立的固态激光器平台,虽效率仅3%,但已实现瓦级功率输出,适用于EUV曝光验证和掩模检查。相较传统二氧化碳激光器,固体脉冲激光器功率已达千瓦级,未来有望突破10倍。

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需说明的是,固体激光驱动等离子体EUV光源仍处实验初期,未完全商业化。林楠团队实验显示,当激光峰值功率密度提升时,CE达3.42%,处于国际领先水平。其LPP-EUV光源实验平台为国产化研发提供技术支撑,对中国自主EUV光刻及关键器件技术发展意义重大。

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ASML首席财务官戴厚杰近期表示,中国光刻机替代技术进展引人关注,但实现先进EUV光刻设备仍需多年。2024年ASML净销售额282.63亿欧元,同比增长2.55%,创历史新高,净利润75.71亿欧元。中国是其最大市场,销售额占比36.1%。ASML总裁傅恪礼曾警告,美国禁运将使中国芯片技术落后10-15年。戴厚杰强调,在当前管制下中国市场需求依然强劲,预计2025年中国区销售额占比将超25%。

针对美国胁迫荷兰对华科技封锁,中国外交部发言人回应称,反对美国泛化国家安全概念,美方霸凌行径破坏全球半导体产业格局,必将自食其果。中方敦促荷方尊重市场原则,维护中荷企业共同利益及国际贸易环境稳定。

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