這回答跑題了，光刻機談得比較多。有關光刻機如果覺得讀著費勁，我做了一個通俗版的影片如下。
這裏涉及到的問題就是，中國跟美國在科技上的差距到底是什麽。
因為我在asml做euv光刻機的光源中某個子系統效能改進。同時我在國內也算是做過一個先進儀器的專案。所以依照我的經驗可以略微談一談。
這麽說吧，只要你隨隨便便在網絡上用心查一查就知道現在的euv光刻機的光源是發射13.5nm(納米)波長的極短紫外光。
你也許要問，為啥不是10nm，不是8nm，不是20.5nm？
問得好！知道這個問題值多少錢嗎？
這麽說吧，全世界差不多從1981年起整整用了10年嘗試了其他的波段。最終，只有這個13.5nm的方案可以實作！
也就是說，13.5nm的光能夠實作EUV光刻機。就這點兒資訊就是當時頂尖的科學家消耗了至少 幾個億美金 ，差不多十年的時間得到的結論。這就是科研！每個看似簡單的，在後來看理所應當的結論都是前人無數錯誤構成。比如，原子彈可以被造出來。
當00年以後以上兩個價值幾個億美金的結論基本被確認，但是還有兩件事情需要確認，
用什麽原子？可選的有錫（Sn），氙（Xe）和鋰（Li）
如何電離原子產生等離子體？
於是，花費了至少數千萬美金，第一個問題在2005年左右最先找到了答案，因為Xe在電離後能夠產生EUV的離子只有Xe10+，所以其能量轉換效率很低，只有0.45~1%
而錫在等離子體的狀態下，Sn8+ 和 Sn12+都能產生13.5nm的極短紫外光（EUV），所以其轉換效率非常高在0.7%~6%之間。
至於鋰，轉換效率在01%~3% [1]
所以2005年之後，EUV光源的商業化技術毫無懸念地選擇了錫。
而在確定了錫作為電離材料後，實作電離的方法也出現了3個分支
- 激光激發等離子體技術（LPP）
- 氣體放電等離子技術（DPP）
- 激光輔助放電技術（LDP）[2]
Schematic diagram of LPP-EUV and DPP-EUV system[3]
The principle of the Sn-DPP EUV source[4]
這三項技術，目前激光激發等離子體（LPP）技術也就是ASML目前采用的技術已經實作了輸出250W功率的EUV，目前已經產業化。我們所說的ASML的EUV光刻機，指的就是它。
激光輔助放電技術目前為日本優誌旺（USHIO）公司所擁有，該技術幾乎與LPP技術同時出現，在競爭了15年後因為功率無法得到快速提高而無法成為光刻光源。但是2019年，該公司賣出了第一台LDP技術的EUV光源，用以生產EUV的光刻掩膜[5]。因此該技術依然沒有完全被淘汰，在市場還有一席之地。
至於氣體放電等離子技術，它則早早被認為無法作為LPP技術的替代技術[6]，最大的問題是其轉換效率本來就比較低，無法實作EUV的高功率。
就EUV光源來說，哈工大做了一台樣機。
這台樣機用的就是已經被認為商業化不可行的DPP技術，2018年的論文顯示，只有0.1w的功率。
那麽哈工大這個樣機為啥功率那麽低，這中間差了什麽呢？
1.極短紫外光是會被空氣吸收的，幾乎所有物質都會吸收它，所以要反射euv需要特殊的工藝，目前采用的技術是用鉬和矽多層鍍膜厚度是納米量級，最終能實作60%左右的反射率。如何鍍層這是工藝，具體細節不會見之於期刊論文，一般高校也不教這個！至於中國不要說能做出這個東西的企業，研究所研究這個方向的都不多。
2.asml的EUV光源的方案采用的是LPP也就是激光等離子體方案。這個方案裏，一個核心部件是大功率激光器，需要穩定可控達到2萬w以上的激光。這種激光器的元件只有德國和美國可以供應，中國在這一領域差距巨大。因為沒有需求，所以幾乎沒有一家公司能夠提供相應的部件。這也是為什麽哈工大不得不選擇功率難以提高但不需要大功率激光器的DPP方案(氣體電離等離子體)作為切入點。
3.asml的EUV光源的控制，需要對高頻訊號進行快速反應還需要高穩定性。一般的多核arm無法滿足這個要求，一個中斷就可能讓整個系統鎖死，因此只能用並列運算的FPGA(現場可編程邏輯門陣列)，這東西效能較好的，可是沒有國產貨！尤其高效能的FPGA芯片
目前在全球FPGA市場中，美企寡頭壟斷態勢明顯。賽靈思、英特爾、Lattice、MicroChip這四家企業占據全球超92%的市場。而且，這些企業把持著大多數FPGA核心專利。據悉，國外擁有FPGA專利將近1.6-2萬項，形成了十分強勢的控制。
以上僅僅是我還算了解的，其實類似的方面還有很多！
因此哈工大至少七八年前就開始搞EUV光刻機光源了，但是種種掣肘還要出成果，只能選一個最容易實作的技術路線。
這麽說吧，最前沿的科技是教你怎麽用積木搭個房子，但是不會教你怎麽造積木。在歐美環境裏，這些積木每一種都有專門的公司生產，有錢就能買到的。而中國，其實不是不知道怎麽搭積木，而是沒有積木，買不到積木，很多積木自己造不出來。
而造積木這事兒其實並不是哥德巴哈猜想，費馬定理，必須要天才才能解決。更多的是一個手藝，是幾代人積累下來的細致活兒。做工考究，設計巧妙，是被市場和時間試錯試數十年乃至上百年積累出來的精致活計。
還是以asml的光刻機為例，給asml供貨鏡頭的公司是德國大名鼎鼎的蔡司公司。特制的鏡頭數值孔徑要超過0.5，在與asml公司緊密合作的前提下，蔡司專門給asml公司客製光學系統[8].
早年做專案，跟加州大學一個課題組有聯系。我們想復制他們的實驗，但結果一直不理想。後來去他們課題組實地考察發現我們在國內花大錢，扯了半天皮，等了幾個月買到的鏡頭效能不及他們鏡頭的一半。問他們是怎麽搞來的，人家說，直接去他們公司挑個最好拿回來用。錢都能挑好了，試好了再給！說得那叫一個雲淡風輕，聽得我們直接淩亂了……
(時間太久我實在記不清那個鏡頭到底是尼康的還是蔡司的還是其他什麽公司，但這段經歷確有其事)
一個積木有點走型就會影響最終系統效能，多個積木不夠完美就可能搭不起大房子，歐美不僅有現成的積木可以用，而且只要想甚至可以客製一個特殊形狀的積木，而中國不要說客製特殊積木，就是標準的積木模組不僅買不到而且國內一片空白。
如果沒有杜林普，讓國家加大投入，提高重視，像哈工大這種比較雞肋的專案還要做很多！
而反過來，造積木這事兒，高校還真不教，高校只是教你搭積木。這也是為什麽很多留學生博士期間能發nature，science，回國以後反而搞不出什麽好的文章。因為沒有積木，會搭積木又有多大用處？
同樣造積木這事兒公司也不教，公司只會教給你數十道工序中的其中一個。
所以，這就是中國目前的困境。
當然，由此也可看出來，歐美已開發國家實際上是在吃老本。因此，中國可能只是時間耗得多一些，畢竟，造積木畢竟只是一個手藝並非範式上的突破。中國和歐美都在同一世代。而且在搭積木這件事情上，中國其實做得很不錯，幾乎是跟歐美並駕齊驅了。如果中國能從歐洲任意買到asml公司買到的所有部件，也就5年就能造出可以用的EUV光刻機。
但在沒有積木的情況下，一塊兒一塊兒自己造，樂觀一點大概15年可以逼著asml趕緊把光刻機買給中國實作所謂的「打破封鎖」。記住，不是說造出可商用的光刻機，是打破封鎖，讓歐美感到再封鎖也沒有任何意義。如果設個我熟悉模組的指標就是EUV光源實作穩定輸出功率100w超過48小時。這大概是asml公司10年前(01年)達到的技術指標。
以後看新聞或者什麽公眾號就關心兩個指標即可，
第一，EUV光刻機的光源IF功率多少瓦。少於10瓦的請不要相信什麽「打破封鎖」，「美國怕了」，連輸出功率都不提的也請忽略！
第二，穩定輸出EUV功率多長時間，少於1小時沒太大意義，不提這個指標也可以忽略。
靠譜兒的光刻機造出來一定會把重要的效能參數說清楚以提高自豪感。 不提重要指標的，就是八字沒一撇。
對了，國內估計不會采用lpp技術，因為除了缺少大功率二氧化碳激光器，許多專利問題也很麻煩。因為也不能只考慮中國市場，日後總要走出去。因此，國內會用ldp技術，也就是日本人還沒放棄的那個技術來搞euv光源。這個技術對激光器的功率要求沒那麽高，但是提發光高功率相對比較困難。早年就是因為發光功率一直提不上去才沒有競爭過asml的lpp路線。
評論區還有懷疑中國是不是真的沒有大功率激光器的。
首先，激光器種類很多，有紅寶石激光器，氦氖激光器，二極管激光器，咱們討論的是光刻機自然說的是光刻機用的激光器。具體就是二氧化碳激光器。
其次，大功率要大到什麽程度我也提到了是上萬瓦的激光器。世界上功率最大的激光器是激光武器，可以用來攔截導彈。功率大概是幾十到一百萬瓦。但是這個激光器不能持續不斷十幾個小時地發光。如果加上能夠連續發光幾十個小時這個條件，asml的激光器就是功率最高的。其光路設計是asml自己設計的，但硬件只有德國和美國的公司能生產。中國無論是設計還是硬件差距不是一點半點。
所以說大功率二氧化碳激光器，中國對外國封鎖？這是在幹什麽？
而後談談兩彈一星
今天中國的兩彈一星技術還是不如美國。明白嗎？中國只是有，並不是比美國好！ 光刻機這東西不僅僅要有而且要足夠好！ 因為如果不能最夠好，刻一個芯片的成本比人家要高10倍，效能要差50%，這種光刻機完全沒有市場！
所以國防科技跟商業科技的邏輯是不一樣的，國防科技上， 做到30分有時候甚至只拿到1分就可以拿出來說「我們有了兩彈一星」 ，而EUV光刻機這種商業技術，不達到80%的效能根本沒法用！
比如到了今天中國最大推力的長征五號的推力只有美國土星五號的30%。但哪怕只有30%的推力，也夠用了。但是以EUV光源來說，日本其實已經實作了ASML光源30%的效能，達到了80W左右，可是，這個效能完全無法商業化，更不要說跟ASML競爭。
再比如：知道1963年中國第一顆原子彈的當量是多少嗎？2.2萬噸TNT，知道1961年蘇聯試爆的「大伊萬」當量多少嗎？5000萬噸TNT，整整差了2200多倍！
效能是同時期人家的1/2200我們就可以宣稱我們有了核武器，今天哈工大的EUV光源已經達到asml公司的1/250，但是我們沒法說我們擁有了可以商業化的EUV光源，因為 低於100W的光源完全沒有任何商業化的可能！！
看明白了嗎？
對於光刻機起碼要達到80%的效能指標才能勉強拿來造芯片，勉強能說突破了技術封鎖，核彈有1/2200的效能就可以說突破封鎖擁有核武。
所以兩彈一星根本沒法跟EUV光刻機來類比！如果硬要類比，按照實作80%的效能來做為指標，這都過去50年了，今天中國的運載火箭推力都只有美國的30%，沒有達標！
所以，真的，別天天兩彈一星，兩彈一星地自嗨了！拿EUV光刻機的標準，今天中國的兩彈一星的效能都沒達標。軍工和商業邏輯不一樣！就難度來說，搞出能賺錢的EUV光刻機絕對比搞出兩彈一星好要難。連北韓都能搞火箭核彈，但是EUV光刻機離開了德國，日本，荷蘭，美國任何一個都玩不轉！沒有一個西方國家具備獨自造出能賺錢的光刻機的能力。它是整個西方高科技產業鏈的集合。
我說這些什麽意思，不是說中國搞不定，而是請不要指望少於10年能搞定。除非在政治外交上有突破，能夠跟德國日本建立友好關系，快速補上短板，靠中國自己，這個工程是20年級別的。當然，按照中國自己的規劃，我們本來也沒打算在2030年前就攻破EUV光刻機的難關，我們現在的目標是2025能夠把DUV光刻機造好。
我呢再說一句，如果大家不能沈下心來，承認差距，那麽相信我，肯定會有騙子趁虛而入。到時候圈錢的叫好一片，正經的工程沒人沈下心做，那就真完蛋了。不行就要慢慢來，慢慢補，絕不可自嗨。漢芯和武漢宏芯的鬧劇還不夠嗎？再搞幾個，就真的會把所有信心都折騰沒了。
以下是文獻出處連結：
- EUV Source Technology: Challenges and Status
- Tin LDP Source Collector Module (SoCoMo) ready for integration into Beta scanner
- Laser-produced plasma-based extreme-ultraviolet light source technology for high-volume manufacturing extreme-ultraviolet lithography
- Tin DPP source collector module (SoCoMo): status of Beta products and HVM developments
- Ushio sells its first EUV light source
- EUV Light Sources for Next-Gen Lithography
- 13.5 nm Extreme Ultraviolet Light Source Based on Discharge Produced Xe Plasma
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