继中国哈尔滨工业大学宣布在EUV光源上面实现了技术突破后，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）宣布开发出了一种名称为大孔径铥 （BAT） 激光器，旨在为极紫外 （EUV） 光刻技术的下一步发展奠定基础。

该激光器的效率号称是目前ASML所制造的EUV光刻机中，使用的二氧化碳（CO2）激光器的 10 倍，并有望在多年后取代光刻系统中的 CO2 激光器。

ASML作为全球唯一的EUV光刻机供应商，其公司掌握着EUV设备最核心的技术领域。EUV技术的开发，最早可以追溯到美国的EUV LLC技术联盟。

EUV LLC联盟是由美国政府推动，英特尔牵头，集合了全美国最顶级的科研机构和工程团队，外加上其他国家的相关企业，一起攻克用EUV光源来制造芯片的瓶颈，实现超摩尔定律的市场发展。

而EUV光源的技术开发，交给了美国西盟公司与德国通快公司。西盟公司制定了EUV技术的理论体系与相关设备的性能标准，而制造EUV光线的激光器，则是德国公司全权负责。

相对于以往的DUV技术，EUV相当于是重构了整个技术时代。

EUV光线属于软X光，光线的波长无法被介质影响而缩短。不但不能被缩短波长，而且还会被介质所吸收。经过多次的光线折射，EUV光线的能量会极大缩小，无法达到曝光晶圆的要求。

所以需要制造一个能量足够大的激光发射器，通过激光器将EUV光线以每小时200英里的速度，在真空的环境中射出一个三千万分之一直径的锡球，用激光两次照射锡球，第一次脉冲加热锡，第二次脉冲将锡球轰击成一个温度为50万摄氏度的等离子体，这个温度水平要比太阳表面还要高。

然后将轰锡的过程每秒钟重复5万次，最后打出的EUV光线，才可以被应用到制造芯片的设备当中。

光是这个EUV的激光发射器，西盟和通快联合研发了10年才成功。

而中国的EUV技术发展，可以追溯到将近20年前，由长春光机所和哈尔滨工业大学担任主攻技术部门。

2002年，长春光机所研发出了国内第一套EUV光刻原理的装置，将EUV技术进行了理论体系的贯通。

2017年，长春光机所成功绘制出32nm的间距线条。此外，长春光机所早在2015年就研发出了EUV光刻机的高精度弧形反射镜系统，多层层镀膜面形误差小于0.1nm，达到了EUV级光刻机的标准。

2021年，中科院控股企业北京中科科美，成功研发出镀膜精度控制在0.1nm以内的直线式劳埃透镜镀膜装置及纳米聚焦镜镀膜装置，满足了长春光机所对零部件的技术要求，使得我国制造出了纯国产的EUV级光刻机级别的高精度弧形反射镜系统。

而哈工大集中研究的是最早期的第一代基于毛细管放电的DPP（放电等离子体）技术，其研发的放电等离子体极紫外光刻光源，直接利用电能生成等离子体，产生13.5nm极紫外光。

长春光机所除了EUV光源，还负责攻克其他相关的技术节点。包括EUV光源、超光滑抛光技术、EUV多层膜及相关EUV成像技术等。

哈工大主营的技术方案是DPP，省去了激光生成的环节，降低了能源消耗，实现了更高效率的能量转换。而且这种技术方案减少了对高精度激光器和进口FPGA芯片的依赖，实现了更低成本的生产制造。

而LPP技术则是目前EUV方案的主流技术手段，通过几十年的发展，已经形成了相对完善的生态体系。

DPP和LPP存在本质上的差别，DPP是通过放电使负载（Xe或Sn）形成等离子体，辐射出紫外线，利用多层膜反射镜多次反射净化能谱，获得13.5nm极紫外光。

而LPP则是刚才提到的，通过强激光轰击锡元素，金属锡的自由电子吸收脉冲能量并转化成晶格振动，从而破坏金属键使得金属锡被打成等离子体，这种等离子体足以达到EUV的要求。

早期的DPP技术，被Philips Extreme UV公司应用在ASML公司推出的NXE3100系列样机上面。但是由于LPP技术的兴起，在光源转化效率上面超过了LPP，导致LPP技术成为了行业内的标准。

但这并不代表DPP技术没有优势，DPP有着结构简单、成本低、能量转化率高等特点。前几年的Ushio公司，就已经基于Xtreme公司的DPP技术开发出TinPhoenix系列检测光源，该光源已于2019年投入掩膜检测的商业应用中。

哈工大在2024黑龙江省高校和科研院所职工科技创新成果转化大赛上面，依靠开发出来的DPP－EUV技术获得了一等奖。这个技术的产出，绕过了ASML主营的LPP－EUV技术壁垒，为国产的EUV光刻机提供了技术支持。

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）开发的BAT激光器，使用铥掺杂的氟化钇锂（Tm:YLF）作为激光增益介质。这种激光器理论上能够高效地输出拍瓦级、超短激光脉冲，平均功率达数百千瓦，远远超过目前同类激光器的水平。

对比现在ASML公司制造的EUV设备，BAT激光器的功率相当于现在EUV设备的10倍。更大的光源功率，代表着更高效率的产品制造。另一方面，现存的EUV激光器是非常耗电的，而且EUV光刻机都是长时间处于高强度的曝光工作，这样更加剧了电量的消耗。

但是BAT激光器重构了设计体系和使用材料，一旦投入使用，可以大幅度降低产品的电量损耗，提升工作效率。BAT可以用高重复率产生脉冲序列，这种技术的光对光效率为19%，达到了一种全新的技术水平。

现在EUV的激光器波长是10微米，而BAT激光器的工作波长是2微米，在硬件上面有着先天优势。

而且EUV系统的功耗极高，低数值孔径（Low NA）EUV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。假如一台电暖气的功率是2000瓦，EUV光刻机工作时候所消耗的电量，相当于700台电暖气一起开启的电量消耗。

高功率所带来的问题就是散热，EUV系统需要大量的激光基础设施和冷却系统来维持高能激光脉冲的产生。

BAT激光器系统中使用的二极管泵浦固态技术，相比现存的EUV激光器，可以提供更好的整体电气效率和热管理。但是BAT技术就如同当年浸润式与EUV的转换一样，必须要将之前的技术体系推倒重来。

目前BAT技术无法满足市场的要求，所以现阶段的市场对于EUV技术的认可度更高。尽管现有的技术在功耗，冷却系统等方面存在问题，但EUV技术目前仍然是制造7纳米及以下制程芯片的唯一可行方案。