能耗更低、无锡污染，马斯克暗示 Terafab 晶圆厂将采用 FEL EUV 光源

8 月 12 日消息，埃隆 · 马斯克的“Terafab”计划可能会采用一种全新的 EUV 光源方案。据马斯克暗示，该设施可能使用自由电子激光器（FEL），取代目前 ASML 采用的激光产生等离子体（LPP）光源。马斯克在回应社交平台 X 上的相关帖子时写道：“自由电子激光器万岁”（FEL, FTW），似乎表达了对这项技术的支持。

据了解，目前业内主要依赖 LPP 技术，该技术使用高功率激光轰击高速移动的锡液滴，产生高温等离子体，并释放波长为 13.5 纳米的 EUV 光。

不过，这种技术存在两大缺点。首先，输入的电能只有约 0.1% 最终转化为 EUV 输出。其次，激光轰击锡液滴时会产生碎屑和污染物，从而增加设备的维护需求。

尽管存在这些限制，LPP 目前仍是唯一实现大规模量产应用的 EUV 光源技术，其中一个重要原因是其设备体积相对较小，仅有几立方米，可以直接集成到光刻机中。

相比之下，自由电子激光器（FEL）并不依赖等离子体，而是直接利用高能电子束产生光线。电子会被加速至接近光速，然后通过交替排列的磁铁，在运动过程中产生强烈且高度集中的光束。通过调节电子能量和磁铁之间的间距，FEL 可以产生 EUV 光刻所需的 13.5 纳米波长，理论上甚至能够进一步延伸至 6.x 纳米甚至更短的波长。

此外，FEL 不需要使用锡液滴，因此可以避免锡污染，有助于减少光学损耗和设备停机维护时间。

FEL 还有望大幅降低功耗，据悉，目前 LPP 技术每产生 1 千瓦的 EUV 光输出，大约需要 4.4 兆瓦的输入功率；相比之下，FEL 理论上只需要约 0.7 兆瓦。

不过，FEL 面临的一大难题是设备占地面积巨大。这类系统如果应用于传统半导体晶圆厂，体积可能过于庞大。但 Terafab 本身被设想为一个超大规模的生产设施，因此可能更适合部署集中式 FEL-EUV 系统。

当然，FEL-EUV 最大的疑问仍然在于何时才能真正实现商业化，目前市场上还没有成熟的 FEL 光源供应商。

目前最知名的相关初创公司之一是 xLight，该公司有美国政府参与投资，董事长则是前英特尔 CEO 帕特 · 基辛格。不过，xLight 目前预计最快也要到 2028 年才能交付可工作的原型机。

值得注意的是，据《华尔街日报》报道，ASML 目前最先进的激光器可以产生波长约为 13.5 纳米的极紫外光，而 xLight 的目标则是实现精确到 2 纳米的波长。

无论 Terafab 最终选择哪种 EUV 光源，都很难完全摆脱对 ASML 的依赖。因为一套完整的光刻系统不仅需要光源，还需要光学系统、掩模版和控制系统，而这些恰恰都是 ASML 的核心技术优势所在。

因此，马斯克设想中的 FEL-EUV 方案最终能否落地，可能仍然取决于 ASML 能否提供与之兼容的光刻系统。与此同时，台积电和三星仍在持续扩大先进制程产能，Terafab 如果要实现大规模量产，其与现有光刻产业链之间的关系也将成为一个关键问题。