美国实验室研发新型激光技术，有望大幅提升芯片制造效率

根据最新消息，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）正在进行铥元素技术的研发，旨在开发一种新型拍瓦（petawatt）级激光技术，有望替代二氧化碳激光器，可能提升光源效率约十倍。这一技术可能为下一代超越极紫外光刻（EUV）工具铺平道路，从而以更快的速度和更低的能耗制造芯片。

当前，EUV光刻系统的能耗问题备受瞩目。Low-NA和High-NA EUV光刻系统的功耗分别高达1,170千瓦和1,400千瓦。高能耗主要源于EUV系统的工作原理，其中高能激光脉冲用于蒸发锡滴、形成等离子体并发射13.5纳米波长的光。这一过程需要大型激光基础设施和冷却系统，以及真空环境下的操作，同时EUV工具中的反射镜只能反射部分EUV光，因此需要更强大的激光来增加产能。

LLNL主导的“大口径铥激光”（BAT）技术旨在解决上述挑战。BAT激光器的工作波长为2微米，不同于二氧化碳激光器，理论上可提高锡滴与激光相互作用的效率。此外，BAT系统采用二极管泵浦固态技术，具有更高的电效率和更佳的热管理。

LLNL的研究团队计划将BAT激光器与EUV光源系统结合，测试其在2微米波长下与锡滴相互作用的效果。LLNL激光物理学家布伦丹・里根表示：“我们已完成了理论模拟和实验验证，为这一项目打下基础。我们的工作已在EUV光刻领域产生影响，对未来的研究充满期待。”

然而，将BAT技术应用于半导体生产仍需克服基础设施改造的挑战。当前的EUV系统经过漫长发展才得以成熟，因此BAT技术的应用可能需要时间。

据TechInsights预测，到2030年，半导体制造厂的年耗电量将达54,000吉瓦，超过新加坡或希腊。下一代超数值孔径（Hyper-NA）EUV光刻技术推出后，能耗问题可能加剧。因此，行业需求持续增长，希望获得更高效、更节能的EUV机器技术，而LLNL的BAT激光技术为相关目标提供新可能性。

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