電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李彎彎）近期，各大視頻平臺瘋傳一條消息，稱清華大學(xué)EUV項(xiàng)目，把ASML的***巨大化，實(shí)現(xiàn)了***國產(chǎn)化，并表示這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)在雄安新區(qū)落地，還在視頻中配了下面這張圖，表示圖片中的項(xiàng)目就是光刻廠。



中國電子院對此回應(yīng)稱，該圖片中的項(xiàng)目并不是國產(chǎn)***工廠，而是北京高能同步輻射光源項(xiàng)目（HEPS）。該項(xiàng)目坐落于北京懷柔雁棲湖畔，是國家“十三五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，它是我國第一臺高能量同步輻射光源，也是世界上亮度最高的，第四代同步輻射光源之一，早在2019年就開始建設(shè)，將于2025年底投入使用。

清華大學(xué)SSMB為EUV光源提供思路

***是生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設(shè)備，制造和維護(hù)需要高度的光學(xué)和電子工業(yè)基礎(chǔ)，世界上只有少數(shù)廠家掌握。***的作用是掃描曝光芯片晶圓，刻蝕集成電路。精度越高的***，能生產(chǎn)出納米尺寸更小，功能更強(qiáng)大的芯片。

而小于5nm的芯片晶圓，只能用EUV***生產(chǎn)。目前，荷蘭ASML掌握了90%以上的高端***市場份額。最新的兩代高端***領(lǐng)域，即浸入式（Immersion）和極紫外線式（EUV）***，全部由ASML掌握核心技術(shù)。

在當(dāng)前的國際貿(mào)易形勢下，國產(chǎn)***技術(shù)亟待突破。然而EUV***有幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，一是EUV光源系統(tǒng)，二是光學(xué)鏡頭，三是雙工件臺系統(tǒng)。今天這篇文章我們主要談?wù)劰庠矗饪虒UV光源要求很高，要有很高的功率，同時(shí)還必須要是穩(wěn)定均勻的，很難做到。

很多人將“北京高能同步輻射光源項(xiàng)目”誤認(rèn)為是“清華大學(xué)EUV項(xiàng)目”，而且能夠在網(wǎng)絡(luò)上瘋傳，很大的原因在于，人們太過迫切地希望國產(chǎn)***實(shí)現(xiàn)突破，而EUV光源的突破是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

事實(shí)上，清華大學(xué)確實(shí)在這方面有所進(jìn)展。2021年，清華大學(xué)工程物理系教授唐傳祥研究組與來自亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心（HZB）以及德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）的合作團(tuán)隊(duì)在《自然》（Nature）上發(fā)表了題為“穩(wěn)態(tài)微聚束原理的實(shí)驗(yàn)演示”（Experimental demonstration of the mechanism of steady-state microbunching）的研究論文，報(bào)告了一種新型粒子加速器光源“穩(wěn)態(tài)微聚束”（Steady-state microbunching，SSMB）的首個(gè)原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

基于SSMB原理，能獲得高功率、高重頻、窄帶寬的相干輻射，波長可覆蓋從太赫茲到極紫外（EUV）波段，有望為光子科學(xué)研究提供廣闊的新機(jī)遇。

SSMB概念最早由斯坦福大學(xué)教授、清華大學(xué)杰出訪問教授趙午與其博士生Daniel Ratner于2010年提出。趙午持續(xù)推動SSMB的研究與國際合作。2017年，唐傳祥與趙午發(fā)起該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，唐傳祥研究組主導(dǎo)完成了實(shí)驗(yàn)的理論分析和物理設(shè)計(jì)，并開發(fā)測試實(shí)驗(yàn)的激光系統(tǒng)，與合作單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并完成了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與文章撰寫。

唐傳祥表示，“SSMB光源的潛在應(yīng)用之一是作為未來EUV***的光源。”大功率的EUV光源是EUV***的核心基礎(chǔ)。唐傳祥介紹說：“大功率EUV光源的突破對于EUV光刻進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展至關(guān)重要。基于SSMB的EUV光源有望實(shí)現(xiàn)大的平均功率，并具備向更短波長擴(kuò)展的潛力，為大功率EUV光源的突破提供全新的解決思路。”

可以看到，清華大學(xué)的SSMB光源確實(shí)可以為EUV***光源提供解決思路，然而從當(dāng)時(shí)的情況來看，該研究還只是完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。清華大學(xué)也在積極支持和推動SSMB EUV光源在國家層面的立項(xiàng)工作。清華SSMB研究組已向國家發(fā)改委提交“穩(wěn)態(tài)微聚束極紫外光源研究裝置”的項(xiàng)目建議書，申報(bào)“十四五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。

目前該項(xiàng)目的具體進(jìn)展情況并未對外公布，不過可以肯定的是，最近網(wǎng)絡(luò)上流傳的那張圖片，并不是清華SSMB的項(xiàng)目，而是北京高能同步輻射光源項(xiàng)目（HEPS）。

同步輻射光源能否用于EUV光刻

那么，北京高能同步輻射光源項(xiàng)目（HEPS）是干嘛用的呢？它跟***有沒有關(guān)系？根據(jù)中國電子院的介紹，它的作用是通過加速器，將電子束加速到6GeV，然后注入周長1360米的儲存環(huán)，用接近光速的速度保持運(yùn)轉(zhuǎn)，電子束在儲存環(huán)的不同位置，通過彎轉(zhuǎn)磁鐵或者各種插入件時(shí)，就會沿著偏轉(zhuǎn)軌道切線的方向，釋放出穩(wěn)定、高能量、高亮度的光，也就是同步輻射光。



同步輻射光源是指產(chǎn)生同步輻射的物理裝置，它是一種利用相對論性電子（或正電子）在磁場中偏轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生同步輻射的高性能新型強(qiáng)光源。電子同步加速器的出現(xiàn)，特別是電子儲存環(huán)的發(fā)展，推動了同步輻射的廣泛應(yīng)用。同步輻射的早期研究是在電子同步加速器上進(jìn)行的，有人把它稱為第零代光源。

人們從上世紀(jì)40年代開始制造并利用同步輻射光源，服務(wù)于物理、化學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。數(shù)十年間，同步輻射光源不斷升級。大家可能知道的上海光源（Shanghai Synchrotron Radiation Facility，簡稱 SSRF），是一臺高性能的中能第三代同步輻射光源。

工程包括三大加速器，分別是一臺150MeV的電子直線加速器、一臺能在0.5秒內(nèi)把電子束能量從150MeV提升到3.5GeV的全能量增強(qiáng)器和一臺周長432米的3.5GeV高性能電子儲存環(huán)，由中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所承擔(dān)建造。上海光源位于上海浦東張江高科技園區(qū)，工程于2004年12月25日動工，于2009年4月完成調(diào)試并向用戶開放。

如今，北京懷柔的高能同步輻射光源項(xiàng)目（HEPS），是第四代同步輻射光源，它將是中國擁有的第一臺高能量同步輻射光源。簡單的說，HEPS可以看成是一個(gè)超精密、超高速、具有強(qiáng)大穿透力的巨型X光機(jī)，它產(chǎn)生的小光束可以穿透物質(zhì)、深入內(nèi)部進(jìn)行立體掃描，從分子、原子的尺度，多維度地觀察微觀世界。HEPS是進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的大科學(xué)裝置。



那么同步輻射光源是否能夠用于EUV光刻呢？清華大學(xué)去年在物理學(xué)報(bào)刊登的一篇綜述里，列出了幾類光源的特點(diǎn)：LPP，即laserproduced plasma，激光等離子體EUV 光源，荷蘭ASML采用的就是這種光源；SR，同步輻射，其特點(diǎn)是技術(shù)成熟，但EUV光功率達(dá)不到EUV光刻大規(guī)模量產(chǎn)需求；還有SRF-FEL，這是基于超導(dǎo)直線加速器技術(shù)的高重頻FEL，和上文提到的清華大學(xué)研究的SSMB光源。

可以看到，同步輻射用于EUV光刻，它有一個(gè)很明顯的問題在于功率達(dá)不到大規(guī)模量產(chǎn)需求。事實(shí)上，此前也有廠商在做同步輻射光刻的的研究，比如英特爾，然而都只是停留在研究的階段，從原理上來說，同步輻射確實(shí)可以用于光刻，然而同步輻射通常是超大的科學(xué)裝置，要將其在世界各地的工廠中實(shí)現(xiàn)商用，卻存在難度。

總結(jié)

過去幾年，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，然而在***的技術(shù)突破上卻存在難度，這也成了舉國上下關(guān)注的焦點(diǎn)，因此一有風(fēng)吹草動便在網(wǎng)絡(luò)上引起“轟動”。比如，這次誤將“北京高能同步輻射光源項(xiàng)目（HEPS）”傳成“光刻廠”事件。雖然我們熱切期待進(jìn)展，但是面對網(wǎng)絡(luò)上還未證實(shí)的消息，仍需理性對待。

值得一提的是，經(jīng)過這些年的努力，事實(shí)上，國產(chǎn)EUV***在光源系統(tǒng)、光學(xué)鏡頭、雙工件臺系統(tǒng)這三大技術(shù)難關(guān)上，都取得了一定的研究進(jìn)展。就比如光源，除了上述提到的清華大學(xué)SSMB的研究，今年4月長春光機(jī)所還展示了EUV光源樣機(jī)，這相當(dāng)于是等驗(yàn)收就能交付客戶使用了。相信隨著各項(xiàng)技術(shù)的逐個(gè)突破，國產(chǎn)EUV***會比預(yù)想的更早來到。