哈工大搞定13.5納米極紫外光源，我國突破光刻機封鎖，還有多遠？
中國突破了光刻機技術限制？
2024年的12月30日，哈工大曝光稱其學校的趙永蓬教授團隊成功完成了：“放電等離子體13.5納米的極紫外光刻光源”項目，並獲得了“2024黑龍江省高校和科研院所職工科技創新成果轉化大賽”一等獎。
（相關報道截圖）
該消息曝光之後引發了很多人的關注。因爲在光刻機領域，最高端的光刻機是EUV光刻機（極紫外線光刻機）。在EUV光刻機中，最難的部分是光源。
而當前中國正是因爲無法造出EUV光刻機，所以在光刻機領域被西方卡了脖子。現在哈工大完成了“放電等離子體極紫外光刻光源”，是不是說明中國距離突破光刻機封鎖已經不遠了？
（生產芯片）
對於互聯網上關於哈工大曝光這項技術成果後，鋪天蓋地的“中國突破光刻機技術封鎖”的呼聲，只能說這是“新聞學魅力時刻”。
因爲“2024黑龍江省高校和科研院所職工科技創新成果轉化大賽”這個比賽，看名字就知道只是省一級的科技大賽。
如果哈工大的這項技術真的能幫助中國突破西方的光刻機封鎖，那相當於全國這麼多人才都在做卻還沒有做到的事情，被哈工大完成了，那哈工大就該獲得中國最有含金量的“國家科學技術進步獎一等獎”纔對，而不是一個省級比賽的一等獎。
在技術水平上，哈工大的“放電等離子體極紫外光刻光源”只能說屬於實驗室水準，距離造出光刻機商用還有很大的距離。
（生產芯片）
要解釋這個問題，我們首先需要了解一下EUV光刻機的一些技術問題。
在當前的EUV光刻機技術上，存在兩種光刻機技術路線。一種是DPP方案（放電產生等離子體），一種是LPP方案（激光產生等離子體）。
當前全球唯一一家能生產EUV光刻機，壟斷了全球高端光刻機市場的公司——荷蘭ASML公司，採用的就是LPP方案。
（ASML公司生產的光刻機）
哈工大的這個“放電等離子體極紫外光刻光源”，從名字上就能看出它走的是DPP方案。
DPP方案最大的一個問題就是光源的焦點功率不足。
光刻機的光源是用來燒石頭（單晶硅）的，功率不足自然就燒不動，也就沒法蝕刻出芯片。
當前荷蘭ASML造的EUV光刻機，其光源焦點功率爲250瓦~500瓦，而DPP方案當前能提供的最大功率爲20瓦（2024年成果）。
（EUV光刻機光源概念圖）
也就是說，以當前的技術水平，DPP方案要想達到能商用的水平，其功率至少還要提升10倍左右，至少達到200瓦的水平。
並且DPP方案的光源功率達到20瓦也不是中國完成的，是一家美國單位，詳情請見SPIE數字圖書館論文《Next-generation DPP EUV light source to support the HVM lithography ecosystem》（2024年光掩模技術會議錄第13216卷，id：132162O）。
當前國內對於DPP方案的研究，技術水平最高的是上海大學，其在2024年時能在實驗室內達到5瓦的光源功率，詳情請見SPIE論文《Measurement of 13.5nm 2%BW in-band EUV power based on HCT-DPP source》（第13241號會議45號文件）。
也就是說，在當前的EUV光刻機領域，全球的DPP方案研究進度都不行，而我國在DPP方案上也不算世界領先水平，至少在2024年的時候還是如此。
（用EUV光刻機生產出來的芯片）
中國還有多久能造EVU光刻機？
那麼當前中國距離造出EUV光刻機還有多久呢？按照當前的進度，一切順利的話在2035年之前我們大概能看到國產EVU光刻機落地。
需要明確的是，因爲專利的限制，當前中國走DPP方案的EUV光刻機研究，是要比走LPP方案容易的。
（EUV光刻機）
雖然當前DPP方案還無法商用，暫且無法用在EUV光刻機身上，但DPP方案技術是會進步的。
我們上邊提到的這家美國單位當前能用EUV光刻機實現20瓦的光源功率，它們下一步的計劃是實現40瓦的光源功率。
而中國國內的DPP方案技術也在不斷進步，光源功率也是越來越大的。
這就說明當前DPP方案還無法商用，但不代表未來不行。所以一切順利的話，2035年之前中國和美國應該就能實現DPP方案的200瓦光源功率，也就是能用DPP方案造光刻機。
（對13.5納米光源進行篩選）
大衆對光刻機的誤解
事實上對於光刻機，有很多人有非常大的誤解。
首先是很多人默認有一個“西方國家”能造出EUV光刻機。但實際上當前全球還沒有一個國家能單獨造出EUV光刻機。
（ASML公司生產的EUV光刻機）
因爲這玩意需要10萬個零部件，供應商達到了5000多家。荷蘭ASML能造出EUV光刻機是因爲有整個歐洲和北美在爲它提供核心設備。
很多國人理解的“國產EUV光刻機”是核心零部件全部國產，這意味着中國造EUV光刻機的難度本身就遠高於荷蘭ASML公司造EUV光刻機。
其次是EUV光刻機代表着光刻機的最高技術，但這玩意的商業價值其實沒有很多人想象的那麼高。
在當前的芯片市場中，用EUV光刻機造出來的芯片只佔據了8%左右的芯片市場。
絕大多數芯片還是14納米、28納米制程的“低端芯片”。
而中國在“EUV光刻機芯片”市場中不具備競爭力，但在“低端芯片”市場中可以說是殺瘋了。
在55納米以上製程的芯片，中國的市場佔有率差不多達到了80%，處於絕對的壟斷地位。
在14~28納米制程的芯片，中國的市場佔有率在20~30%左右，也不算小了。
只有7納米以下製程的芯片，中國因爲EVU光刻機的限制，還沒有把手伸進去。
所以當前中國只能說是一個“高端芯片弱國”，而非是很多人理解的我國在所有芯片產業中都不如人。
最後是EUV光刻機的路線選擇問題。中國研發DPP方案，除了繞開荷蘭ASML公司的專利限制外，還因爲DPP方案相較於LPP方案有很多的獨到優勢。
（生產芯片）
這些優勢包括光源穩定、對清潔度要求低，以及成本更低等方面。
但相應的，搞DPP方案也意味着更高的技術門檻。
有學者估計，如果DPP方案的EUV光刻機最後能做成，它的零部件數量可能在荷蘭ASML光刻機的基礎上還要翻好幾倍。
所以我國研發DPP方案的EUV光刻機，還任重而道遠。
信息來源：
【1】環球網·《借力龐大國內市場，中國芯片有底氣突破“美日荷封鎖”！》
【2】《支持HVM光刻生態系統的下一代DPP EUV光源》
【3】《基於HCT-DPP光源的13.5nm 2%帶寬帶內EUV功率測量》
