美研制铥元素激光技能或推翻芯片制作功率与能耗格式

  在美国劳伦斯利弗莫尔国家试验室（LLNL），科研人员正致力于一项或许重塑半导体制作业的突破性技能。他们正在研制的根据铥元素的拍瓦级激光技能，被看作是现有极紫外光刻（EUV）技能中二氧化碳激光器的一个潜在替代者，这项技能有望将光源功率进步近十倍。

  现在，EUV光刻体系的能耗问题一直是职业重视的要点。不论是低数值孔径（Low-NA）仍是高数值孔径（High-NA）的EUV体系，其功耗都相当可观，别离高达1170千瓦和1400千瓦。这种高能耗首要源自EUV体系的作业原理：运用高能激光脉冲以极高的频率蒸腾锡滴，构成等离子体并发射13.5纳米波长的光。这一杂乱进程不只需求巨大的激光根底设施和高效的冷却体系，还需求在真空环境中进行，以防止EUV光被空气吸收。EUV东西中的先进反射镜只能反射部分EUV光，因而就需求运用更强壮的激光来进步产能。

  LLNL提出的“大口径铥激光”（BAT）技能正是未处理这些能耗和技能应战。与现在运用的二氧化碳激光器（波长约为10微米）不同，BAT激光器的作业波长为2微米，这一改动理论上可以明显进步锡滴与激光相互作用时的等离子体到EUV光的转化功率。BAT体系还采用了二极管泵浦固态技能，相较于气体二氧化碳激光器，具有更高的全体电功率和更超卓的热管理能力。

  LLNL的研讨团队现已为这一技能奠定了坚实的根底。在曩昔的五年中，他们完成了理论等离子体模仿和概念验证试验，证明了BAT激光器在2微米波长下与锡滴相互作用的潜力。LLNL的激光物理学家布伦丹·里根表明，这些作业现已在EUV光刻范畴产生了重要影响，团队对未来的研讨充溢等待。

  但是，虽然BAT技能展现出巨大的潜力，但将其运用于半导体出产仍面临严重应战。现有的EUV体系通过数十年的开展才到达现在的成熟度，因而BAT技能的实践运用或许要比较长期，并需求对现有根底设施进行严重改造。

  面临半导体制作业日渐增加的能耗问题，BAT技能的呈现无疑为职业供给了新的处理方案。据职业剖析公司猜测，到2030年，半导体制作厂的年耗电量将到达54000吉瓦（GW），超越一些国家的年用电量。假如下一代超数值孔径（Hyper-NA）EUV光刻技能投入市场，能耗问题或许会进一步加重。因而，职业对更高效、更节能的EUV技能的需求将持续增加，而LLNL的BAT激光技能正是这一需求的有力回应。

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