华为掀起业界惊涛骇浪 激光制造助力芯片发展

8月29日，华为扔出重磅炸弹——华为MATE 60 pro，开售不到一小时售罄。之所以此次新机型开售掀起业界惊涛骇浪，主要是因为当初中国高制程芯片被西方国家卡脖子，直接让华为业绩“震荡”，而此次动作有可能意味着华为解决了这个问题。谈到高制程芯片，作为主角的EUV光刻机不得不登场。荷兰阿斯麦的EUV光刻机是目前最先进的，其能制造5nm的高端芯片，而中国完全自主的光刻机只有令人叹息的90nm的制程，差了可不止一星半点。其中激光器是EUV光刻机最核心的设备之一，而德国通快是阿斯麦这一关键部件的唯一供应商。为什么说激光器很重要？因为EUV光刻机就是以波长为10－14nm的极紫外光为光源的，那么这个光是怎么来的？这里我们就要了解一下激光器在整个EUV光刻机力充当着什么角色了。

在EUV光刻机作用的最初阶段，首先发生器会使锡液不断滴落入真空室，此时来自通快的脉冲式高功率激光器会输出超过30kW平均脉冲功率的激光束，其脉冲峰值功率甚至能达几兆瓦，以此击中从旁滴落的锡液，每秒达5万次。锡原子被电离，产生高强度的等离子体，从而向所有方向释放波长为13．5 nm的EUV辐射。而这也是EUV光刻机的根本，也是它的“本源”。在起始光源击中锡液的这个过程中，其实是分为两个步骤，而这中间涉及到两个关键脉冲，我们称为预脉冲和主脉冲。所谓预脉冲，顾名思义就是最先作用与锡液，主要是对其形状进行塑造，令其成为下一步所需的形状。而后主脉冲直接作用于它，就可以让它转化为等离子体。这对激光器释放的光束要求极高，必须要有正确的光学特性，才能保证锡液能得到正确处理从而产生等离子体，才会有EUV辐射。那么更大功率的激光器是否会对产生EUV辐射有更多的提升，又或是激光器的功率越大能否省略其他技术，让未来的光刻机整体技术要求上更简洁呢？其实早点间中国科学家已有相关的研究。

在2021年，清华大学工程物理系教授唐传祥研究组与德国的研究团队完成了一种名为“稳态微聚束”（SSMB）的新型粒子加速器光源的原理验证实验。据悉，主要是利用波长1064纳米的激光操控柏林MLS储存环内的电子束，让其绕环一整圈（周长48米），从而形成精细的微聚束。微聚束会在激光波长及其高次谐波上辐射出高强度的窄带宽相干光，实验通过探测该辐射验证微聚束的形成，由此证明了电子的光学相位能以短于激光波长的精度逐圈关联起来，使得电子可被稳态地束缚在激光形成的光学势阱中，从而验证了SSMB的工作机理。这也意味着未来基于SSMB的EUV光源有望实现更大的平均功率，并有可能达到更短波长，这对于未来EUV光刻机的升级和应用拓展都有着巨大的影响。

EUV光刻机的发展需要我们不断去探索，去积累，未来新的技术能否提升EUV光刻机的芯片制程，减少它的能耗，突破它的极限，应该只是时间的问题。也许未来并不是EUV光刻机的迭代，而是新技术的诞生替代了它。激光的力量是无穷无尽的，相信还会有更多的可能性等待着我们去发现。