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除了EUV光刻机,芯片制造还有其他解法吗?

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过去十多年,先进芯片制造的发展几乎沿着同一条路径展开:每推进一代制程,就推动一代更先进的 EUV(极紫外)光刻技术。

2026 年 7 月,这条路线迎来了一个重要节点。。经过二十多年的研发,这套将投影光学系统数值孔径(NA)从 0.33 提升至 0.55 的新一代设备,终于走出实验室和试验线,开始进入商业制造。


图|High NA EUV(来源:Intel)

但就在 High-NA 迈向量产里程碑的之时,一系列并不属于 EUV 主线的新技术也在过去半年中持续取得进展。

今年 3 月,开发氦原子束光刻的 Lace Lithography 完成 4,000 万美元融资;4 月,美国初创企业 Substrate 公布最新的 X 射线曝光成果;同月,佳能持续推进纳米压印设备迭代;6 月,美国政府又向开发自由电子激光(FEL)EUV 光源的 xLight 提供 1.5 亿美元激励。与此同时,定向自组装(DSA)、区域选择性沉积(ASD)和多束电子束等技术,也重新进入先进制程的讨论视野。

这些技术的发展阶段并不相同,有的仍停留在实验室,有的已经进入产业验证,也有的开始走向商业化。但它们共同反映出一个变化:当 High-NA 仍在沿着既有路线继续推进时,整个产业已经不再把未来押注于单一的图形化方案,而是在不同方向上同时布局,希望寻找更加多元的制造路径。

撞到成本的 EUV

毋庸置疑,EUV 仍然是当前先进逻辑芯片关键层最成熟、最可靠的曝光技术。High-NA EUV 的出现进一步提升了分辨率,也减少了部分关键层采用多重曝光的需求。从技术演进来看,EUV 远未走到尽头。

真正的问题在于,继续沿着这条路线前进,代价正变得越来越高。

根据 ASML 2025 年年报,公司当年确认收入的设备共 535 台,其中 EUV 设备只有 48 台。数量有限的 EUV 设备,需要支撑全球先进逻辑芯片和存储芯片的扩产。而第一代 High-NA EUV 单台售价约为 3.5 亿美元,设备采购还只是整个投入的开始。

为了让这台设备真正投入生产,晶圆厂还需要建设能够满足其高度、重量、振动和洁净度要求的厂房,配置真空、供电、冷却和气体系统,并同步开发新的掩模、保护膜、光刻胶、量测设备以及计算光刻流程。由于 High-NA 改变了投影光学结构,芯片企业还需要重新调整曝光视场、掩模设计和工艺整合方案。

与此同时,先进制程的挑战也早已不只是把线宽做得更小。随着节点不断推进,套刻误差、线边粗糙度、局部尺寸均匀性以及随机缺陷都必须同步收紧。图形越精细,允许的误差越小;工艺步骤越复杂,缺陷累积的风险也越高。

因此,一项光刻技术是否真正成功,并不只取决于它能够印出多细的图形,还取决于它能否以足够高的效率和足够低的成本稳定生产。设备每小时能够处理多少片晶圆、需要多少次曝光、能够连续运行多久,以及每片合格晶圆最终的制造成本,才决定了一项工艺是否具备大规模量产价值。

AI 的爆发进一步放大了这种压力。为了满足训练和推理需求,芯片企业、云计算公司和数据中心运营商持续投入巨额资本,但投资者也开始追问,这些支出究竟何时能够带来足够的回报。2026 年 7 月,《福布斯》在分析半导体股票下跌时,就将市场担忧指向 AI 基础设施投资回报、芯片估值以及不断扩大的资本开支。

这种市场波动并不能说明哪一种光刻技术更加先进,却改变了先进制造的评价标准。芯片厂需要的不再只是更高的分辨率,还包括更低的单片成本、更高的产能利用率以及更快的投资回报。High-NA 依然代表着先进光刻的发展方向,但随着成本、复杂度和投资门槛不断攀升,产业界开始意识到:未来先进制造面临的问题,未必都应该继续交给一台越来越昂贵的光刻机去解决。

三条路线,回答同一个问题

于是,产业界开始把目光投向不同的技术路线。

第一条路线,是继续沿着 EUV 体系演进。

High-NA 是最明确的方向。它保留 13.5 纳米 EUV 光源,将投影光学系统的数值孔径(NA)从 0.33 提高到 0.55,以更高分辨率减少部分关键层的多重曝光。今年 7 月,英特尔开始将 High-NA 用于高产量逻辑产品,意味着这项技术已经从实验室迈入商业制造。

与此同时,ASML 并没有停止对 Low-NA EUV 平台的优化。按照公司最新路线图,依靠更高功率光源和平台升级,下一代 Low-NA EUV 的目标吞吐量将提升至每小时至少 330 片晶圆,以进一步降低单片制造成本。

另一家美国公司 xLight 则把突破口放在 EUV 光源本身。它开发的自由电子激光(FEL)试图替代目前广泛采用的激光等离子体(LPP)锡滴光源。今年 6 月,美国商务部与 xLight 签署 1.5 亿美元激励协议,支持其建设首套 FEL 原型系统。与重新建立一套制造体系相比,这类方案最大的优势在于能够继续沿用现有的掩模、光刻胶和工艺基础,把改进集中在 EUV 最昂贵、最复杂的环节。

第二条路线,则希望重新发明光刻。

今年 3 月,Lace Lithography 完成 4,000 万美元 A 轮融资,计划在 2029 年前后向试验晶圆厂交付氦原子束光刻设备。相比利用光子曝光,运动氦原子的德布罗意波长更短,理论上能够实现更高的图形分辨率。几乎与此同时,美国初创企业 Substrate 也公布了最新的 X 射线曝光成果,希望重新激活这条沉寂多年的技术路线。


(来源:Substrate)

资本愿意支持这些项目,并不是因为它们已经能够挑战 EUV,而是因为它们提供了一种绕开现有光学体系的可能。如果先进制程的成本继续攀升,一条全新的物理路线,就有机会重新进入产业视野。

不过,实验室里的最小线宽,并不等于先进制造能力。无论是原子束还是 X 射线,目前都还缺乏整片 300 毫米晶圆的吞吐量、套刻精度、缺陷率以及长期稳定运行等关键数据。从"能够印出来",到"能够稳定量产",中间仍隔着漫长的工程化过程。

还有一些技术,选择了一条更加现实的道路:既然短时间内很难替代 EUV,那就想办法替它分担工作。

例如,纳米压印光刻(NIL)直接利用模板复制图形,绕开复杂的投影光学系统。佳能已经推出商业设备,并持续改进模板和平坦化工艺,希望率先进入存储芯片、光学器件和先进封装等应用。


图|佳能纳米压印光刻设备(来源:佳能)

定向自组装(DSA)和区域选择性沉积(ASD)则更进一步,主动与 EUV 配合:EUV 负责形成引导图形,后续再由材料完成图形倍增、局部修正或间隙填充。多束电子束的发展重点也逐渐转向先进光掩模、纳米压印模板以及检测修补等环节,而不是直接承担晶圆曝光。

与其重新建立一套新的制造体系,不如先让现有产线运行得更高效。这也是这类技术最现实的商业逻辑。它们无需说服晶圆厂放弃已经投入数十亿美元建设的 EUV 产线,只要能够减少一次曝光、缩短一次掩模写入,或提升某一类结构的良率,就足以创造明确的经济价值。

不过,从目前产业发展的节奏来看,至少到 2030 年前后,先进芯片制造大概率不会迎来一场简单的“替代革命”。

一方面,EUV 已经形成了一套成熟的产业生态。从光源、光学系统、光刻胶到掩模、检测和工艺流程,过去十多年形成的技术积累和数千亿美元的产业投资,很难在短时间内被另一条路线整体替代。台积电、三星和英特尔已经公布的先进制程路线图,也仍然建立在 EUV 和 High-NA EUV 持续演进的基础之上。

另一方面,无论是原子束、X 射线还是纳米压印等新方案,目前都还处于不同的发展阶段。它们展示了新的技术潜力,却仍需要证明能够在 300 毫米晶圆上实现稳定的良率、足够高的吞吐量,以及具有竞争力的制造成本。

因此,今天同时出现这么多技术路线,并不是因为产业界对 EUV 失去了信心,而是因为先进制造需要解决的问题已经发生了变化。当制程不断逼近物理和经济边界,竞争不再只是“谁能够把图形印得更小”,而是“谁能够以更低的综合成本,把越来越复杂的芯片稳定、高效地制造出来”。

1.https://www.globenewswire.com/news-release/2026/07/15/3327453/0/en/high-na-euv-reaches-new-readiness-milestone-with-first-high-volume-logic-product.html

2.https://www.forbes.com/sites/petercohan/2026/07/08/intel-stock-down-21-inside-the-july-2026-semiconductor-selloff/

3.https://www.reuters.com/world/asia-pacific/microsoft-backed-startup-raises-40-million-advanced-chipmaking-equipment-tech-2026-03-23/

4.https://substrate.com/information-to-atoms

5.https://www.nist.gov/system/files/documents/2026/06/02/CHIPS%20xLight%20Press%20Release%202026-06-02_Final.pdf

运营/排版:何晨龙

注:封面/首图由 AI 辅助生成


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