在美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL），一項革命性的激光技術正在悄然醞釀，這項技術有望重塑半導體制造業的未來。研究人員正致力于開發一種基于銩元素的拍瓦級激光技術，其目標直指當前極紫外光刻（EUV）工藝中的核心——二氧化碳激光器。據稱，這項新技術不僅能大幅提升光源效率，還可能引領一場“超越EUV”的光刻技術革命，實現芯片生產的高速化與低能耗化。
EUV光刻技術，作為現代半導體制造的關鍵一環，其高能耗問題一直備受矚目。尤其是低數值孔徑（Low-NA）與高數值孔徑（High-NA）EUV系統，功耗分別高達1170千瓦與1400千瓦。這一高昂的能耗源于EUV系統復雜的工作原理：通過高能激光脈沖以極高頻率蒸發錫滴，形成等離子體并釋放出13.5納米波長的光。這一過程不僅需要龐大的激光基礎設施與精密的冷卻系統，還需在真空環境中進行，以避免EUV光被空氣吸收。同時，EUV工具中的反射鏡效率有限，進一步加劇了能耗問題。
針對上述問題，LLNL的“大口徑銩激光”（BAT）技術應運而生。與傳統的二氧化碳激光器相比，BAT激光器的工作波長更短，僅為2微米，這有望顯著提高錫滴與激光相互作用時的等離子體到EUV光的轉換效率。BAT系統采用的二極管泵浦固態技術，不僅整體電效率更高，熱管理能力也更勝一籌。
LLNL的研究團隊已為此付出了五年的努力，完成了理論等離子體模擬與概念驗證實驗，為BAT技術的實際應用奠定了堅實基礎。LLNL激光物理學家布倫丹?里根對此充滿信心：“我們的工作已經在EUV光刻領域產生了重要影響，現在，我們正滿懷期待地邁向下一步。”
然而，將BAT技術應用于半導體生產并非易事。現有的EUV系統經過數十年的發展才趨于成熟，因此BAT技術的實際應用還需克服諸多挑戰，包括基礎設施的改造與升級等。盡管如此，業界對更高效、更節能的EUV技術的需求卻日益迫切。
據行業分析公司TechInsights預測，到2030年，半導體制造廠的年耗電量將達到驚人的54000吉瓦（GW），這一數字甚至超過了新加坡或希臘的年用電量。隨著下一代超數值孔徑（Hyper-NA）EUV光刻技術的問世，能耗問題或將進一步加劇。因此，LLNL的BAT激光技術無疑為行業提供了一個全新的解決方案，為半導體制造業的可持續發展注入了新的活力。
盡管BAT技術的實際應用還需時日，但LLNL的研究成果已經為半導體制造業的未來描繪了一幅充滿希望的藍圖。隨著技術的不斷進步與突破，我們有理由相信，更高效、更節能的芯片生產技術將不斷涌現，為人類的科技進步與經濟發展貢獻新的力量。
