光刻机革命在即！新组件可能将系统性能提升10倍

《科创板日报》1月7日讯 尽管目前最尖端的光刻机已能生产2nm芯片，但科学家们仍在不断探索，以进一步提升光刻机的整体性能，并将产生光源的激光器视为潜在的新突破点。

近日，Tom's Hardware报道，美国的一个实验室正在研发一种拍瓦水平的大孔径铥激光器（BAT）。据了解，这款激光器有能力将极紫外光刻（EUV）光源的效率提升约10倍，并有可能取而代之目前EUV工具中使用的二氧化碳激光器。

图源：LLNL

实际上，这一消息最早可以追溯至上个月。当时，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）在一份新闻稿中表示，由该实验室主导的研究团队旨在为极紫外（EUV）光刻技术的未来发展奠定基础，而关键便是BAT激光器驱动系统。

公开信息表明，LLNL是美国著名的国家实验室之一，成立于1952年，如今隶属于美国能源部的国家核安全局（NNSA）。多年来，该实验室在激光、光学和等离子体物理研究方面为半导体行业的先进处理器制造发挥了重要作用。

对于这款正在研发的BAT激光器，LLNL表示，其能在更低的能耗下制造芯片，并可能为下一代“超越EUV”的光刻系统铺平道路，所生产的芯片将会是“更小且更强大”。

BAT激光器的强大可能源于其使用的掺铥氟化锂作为增益介质，据悉这一介质能够显著提升激光束的功率和强度。

“我们将在LLNL建造第一台高功率、高重复率，约为2微米的激光器，”LLNL的等离子体物理学家杰克逊·威廉姆斯表示：“BAT激光器所具备的性能也将对高能量密度物理及惯性聚变能领域产生深远的影响。”

自诞生以来，半导体行业一直致力于将尽可能多的集成电路与其他功能融入单芯片，使每代微处理器变得愈加小型化却更强大。近年来，EUV光刻技术凭借其二氧化碳脉冲激光器驱动的EUV光源在此领域占据优势，从而能够将微电路蚀刻至几纳米的先进芯片和处理器上。

然而，LLNL的最新研究显示，BAT激光器的工作波长可以实现更高效的等离子体到EUV的转换。此外，与基于气体的二氧化碳激光设备相比，BAT系统运用的二极管泵浦固态技术能够提供更优良的电气效率及热管理。这意味着将BAT技术应用于半导体生产中，有望显著降低能源消耗。

据Tom's Hardware援引市场调研机构TechInsights的数据显示，到2030年，预计半导体晶圆厂的年电力消耗将达到54000吉瓦（GW），超过新加坡或希腊一年的用电量。因此，半导体行业预计将寻求更能效高的技术，以支持未来的光刻系统。

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