美国初创公司研发新型光源，欲打破ASML垄断

目前，荷兰ASML在全球极紫外（EUV）光刻机市场占据约94%的份额。EUV光刻机包含光源、光学系统和双工作台三大核心子系统，其中光源系统约占整机物料成本的15%。ASML目前采用激光等离子体（LPP）技术，通过高功率二氧化碳激光每秒五万次轰击锡液滴，激发出13.5纳米波长的极紫外光。然而，该技术面临电光转换效率低、锡滴溅射污染镜片等瓶颈。ASML投入大量资金将量产光源功率提升至600瓦，对应产能约为每小时220片晶圆，进一步提升功率的难度较大。

为突破这一技术瓶颈，2021年成立于美国加州的半导体初创公司xLight提出了一种替代方案。该公司计划利用基于能量回收直线加速器（ERL）的自由电子激光（FEL）技术。电子束加速至接近光速后通过波荡器磁铁阵列，辐射出高度准直的相干光。xLight瞄准2至7纳米波长的波段，理论平均输出功率可达约5千瓦，是现有LPP系统功率的四倍以上，且无需消耗锡等耗材。

此外，FEL作为集中式光源，一台设备理论上可同时为多台光刻扫描仪供光，从而将光刻车间架构转变为“光源中心加扫描仪集群”。据xLight宣称，在美国现有晶圆厂部署该光源可将生产效率提高50%，新建工厂产能则可翻倍。该公司定位为ASML的二级供应商，计划以FEL光源模块取代现有的LPP光源系统。

在资金与团队方面，xLight获得了显著支持。今年6月，该公司获得美国商务部依据《芯片与科学法案》提供的1.5亿美元（约人民币10.22亿元）股权投资。据报道，xLight正与投资者洽谈新一轮3.5亿美元（约人民币23.84亿元）融资，并计划邀请ASML、台积电、英特尔及美光等核心厂商跟投。若融资成功，其累计筹资将达约5.5亿美元（约人民币37.46亿元）。美国政府的注资也使其成为最大股东之一，契合推动半导体供应链降低单点风险的战略。去年3月，英特尔前首席执行官基辛格出任xLight执行董事长。公司创始人兼首席执行官Nicholas Kelez曾在美国能源部国家实验室工作约20年，技术顾问团队也包括前ASML和英特尔的高管。

尽管技术前景广阔，FEL-EUV在工程化方面仍面临挑战。工业级稳定输出需要配套高性能光阴极注入器、超导射频加速器等设备，其体积、辐射屏蔽及电力需求对晶圆厂基础设施提出了新要求。同时，在ASML现有设备架构中实现无缝集成也是一大难题。ASML首席执行官Christophe Fouquet公开承认双方存在技术演示合作，但表示这仍需漫长的过程。ASML自身仍坚持LPP路线，计划于2026年初在实验室展示1000瓦EUV光源，目标在2030年将单台设备产能提升至每小时330片晶圆。

在全球范围内，其他企业也在探索不同路径。旧金山初创公司Substrate正在尝试X射线光刻加代工模式，而中国多个团队则在攻关LPP逆向研发及激光诱导放电等离子（LDP）等技术。各方均将目标瞄准2028至2030年的时间窗口。xLight计划于2028年前制造出可接入量产环境的原型机，并在纽约州奥尔巴尼纳米科技综合体启动与ASML EUV设备的联调验证。

注：按1美元≈6.81人民币计算