美国LLNL研发新型铥激光技术，有望变革芯片制造

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）正在开展一项具有颠覆性潜力的研究，旨在重塑半导体制造行业。其核心是一种基于铥元素的拍瓦（petawatt）级激光技术（BAT），该技术有望成为极紫外光刻（EUV）技术中二氧化碳激光器的重要替代方案，并将光源效率提升约十倍。

极紫外光刻技术是目前最先进的芯片制造技术之一，主要用于制造制程小于7nm的芯片。然而，EUV光刻技术的高能耗问题一直备受关注。现有的EUV系统依赖高能激光脉冲，通过蒸发锡滴来产生等离子体，从而发射出13.5纳米波长的光。这一过程不仅需要大量的冷却和真空环境支持，还伴随着极高的功耗，低数值孔径（Low-NA）和高数值孔径（High-NA）EUV光刻系统的功耗分别高达1170千瓦和1400千瓦。

为了应对这一挑战，LLNL的研究团队提出了BAT技术。与当前主流的约10微米的二氧化碳激光器不同，BAT激光器的工作波长为2微米。这一改变理论上能够显著提高锡滴与激光的相互作用效率，从而提升等离子体到EUV光的转换效率。此外，BAT技术采用了二极管泵浦固态技术，相较于传统的气体激光器，不仅在电效率上表现更佳，还具备优良的热管理能力。

在过去五年中，LLNL的研究团队已经在理论模拟和概念验证方面取得了显著的进展。科学家们通过理论等离子体模拟和实验验证，证明了BAT激光器在实际应用中的潜力。LLNL激光物理学家布伦丹·里根表示，这些研究为EUV光刻领域带来了新的希望，并将继续探索这一技术的可能性。

BAT技术的出现，为半导体制造行业带来了新的曙光。据LLNL称，该技术有望促成下一代“超越EUV”（BEUV）光刻系统的生产，从而制造出更小、更强大、制造速度更快且耗电量更少的芯片。这不仅将满足半导体行业对更高分辨率光刻机的需求，还将有助于降低先进芯片制造成本，打破当前EUV光刻机面临的成本高昂、工艺复杂等瓶颈。

然而，BAT技术的实际应用仍面临诸多挑战。现有的EUV系统经过多年的发展，已经达到相对成熟的水平。BAT技术的成功应用需要长时间的流程改进和基础设施升级。尽管如此，随着半导体制造行业对更高效、更节能技术的需求不断增长，BAT技术无疑为这一目标提供了新的可能性。