把光刻机做成「光刻工厂」，国产方案的脑洞究竟有多大？
光刻机行业 ，正发生着微妙改变 。做成
距离华为Mate 60 pro突然开售已经过去半个月 ，光刻工厂国产线上预订的脑洞究多粉丝们最近都陆续收到了新机。
但由于华为官方一直没有召开手机发布会 ，把光因此这款手机上依然有非常多的刻机谜团等待解开 。
就例如 ，做成这颗突然“空降”的光刻工厂国产麒麟9000s处理器 ，究竟算不算5G芯片？华为又是脑洞究多如何在重重封锁下 ，“手搓”这颗纯国产芯片呢 ？
在这里 ，把光我们就不对华为背后的刻机技术和进行过多揣测 ，但可以肯定的做成是，国产光刻机技术在近期有不小的光刻工厂国产突破 。
巧的脑洞究多是 ，就在最近 ，一项来自清华大学的光刻机技术在网络上火了起来，简单来说，就是把光刻机做得足够大 ，就能生产出EUV光刻机需要的光源 。
这样的脑洞，不仅路人们听上去玄乎 ，就连不少技术人员也表示了惊叹 。
一时间，网上的解读和质疑声也是层出不穷 。
什么是SSMB
这项由清华大学提出的技术 ，专业术语名叫“稳态微聚束”（steady-state micro-bunching） ，简称SSMB ，是一种新型的粒子加速器光源 。
最早由清华大学杰出访问教授赵午教授与其博士生于2010年提出，并在2017年 ，与清华大学工程物理系教授唐传祥合作 ，共同发起理论实验 。
在2022年的中国物理学会秋季学术会议上 ，研究组成员潘志龙提到了由SSMB技术造出来的光刻机，叫作“SSMB-EUV”光刻机 ，而这也正是最近讨论的话题的来源 。
图源 | 寇享学术
SSMB背后涉及的原理非常复杂 ，笔者并不能完全解释 ，所以这里就结合几位科普博主的讲解视频 ，简单进行一点概括。
首先 ，光刻机的原理 ，是利用光刻机发出的光源，通过设定好图形的光罩 ，对涂有光刻机的硅板进行曝光 ，从而“刻”出电子线路图 ，再进行一些后期加工 ，最终形成芯片的雏形 。
如果光源的波长越短、功率越大 ，这样的“光刀”就更加锋利，“雕刻”出来的电子线路图也就更加精密 ，芯片的性能与算力也就越强。目前，波长仅为13.5nm的极紫外光（EUV） ，是高端芯片的唯一选择 。
从电磁波谱上看 ，EUV已经非常接近X-射线 ，这么高的能量 ，单靠物理操作很难实现 。
ASML采用的是LPP模式 ，通过一台功率大于20 kW的CO2气体激光器轰击液态锡 ，形成等离子体 ，从而产生极紫外光 。
图 | LPP-EUV
在找到EUV光源解决方案后 ，加上多年以来的光刻技术 ，ASML做出业内最顶尖的EUV光刻机 ，最终垄断了整个市场 。
值得一提的是 ，为ASML提供EUV技术的是美国公司Cymer ，这是全球唯一能够提供商用EUV光源的公司 ，国内自然无法从外部解决光源问题 。
不过 ，实现EUV光源的方案不止一种 ，清华大学团队想到了用加速器加速电子 ，从而产生高功率的辐射。
简单来说 ，电子只要加速运动 ，就会发射电磁波 ，理论上只要加速度够快 ，那么必然出现符合EUV波长的“光子” 。
但光有一个“光子”还不够 ，想做光刻机需要稳定的“光束” 。
研究人员发现，当电子束绕过加速器后 ，受到磁场的作用，会形成精细的微结构 ，这种就是“微聚束”。
图源 | 《自然》杂志
再让这些微聚束穿入激光阵列 ，通过激光与电子的相互作用 ，形成有一定间隔 ，相对聚集的排列 ，就这样 ，微聚束被“稳态”地保持了 。
就这样 ，稳态微聚束呈现出极紫外光的高功率与短波长 ，算得上一种全新的EUV光源解决思路 。
光刻机做成“光刻厂” ，靠不靠谱 ？
解释完SSMB技术 ，光刻厂又是怎么一回事 ？
在网上 ，有人把“SSMB-EUV”光刻机称作光刻工厂 ，甚至给出了工厂所在的地河北雄安新区 ，并贴出了相关图片（注 ：网传图片为高能同步辐射光源项目，并非SSMB设施）。
据悉，除了3nm工艺外 ，4nm、7nm、14nm、28nm ，但凡你听说过的芯片制程工艺 ，都能在这个光刻工厂里解决。
图源 | 微博
为了更好地理解 ，有人形象地将光刻工厂比喻成篮球架——如果说以前最中心的篮筐里（3nm）难度很大 ，那么就多加几个篮筐（其他工艺），只要投篮次数够多 ，总能投到最中心篮筐 ，而投不进的话 ，掉到其他篮筐里也能得分。
从原理上来说 ，光刻工厂和SSMB技术确实有很大的关联性，都是利用电子束加速产生电磁波 ，从而得到对应的波长 。由于粒子加速器体积大（加速器周长100-150米） ，同时需要很多配套设施 ，因此占地规模大也非常正常 。
当然 ，方案可行，实施起来并没有那么容易 。
首先 ，从官方新闻稿看 ，这次在雄安新区落地的SSMB-EUV光源设施项目更接近科研用途 ，而不是实际生产 。
从研发进程来看 ，SSMB-EUV技术在2021年在《Nature》杂志上正式刊登 ，通过原理验证实验 ，想在短时间内跨过下一步验证 ，走向商用 ，还要一定时间 。
其实 ，不论是光刻机还是光刻工厂，光源只是光刻机中的关键设备之一 ，其他配套设备同样不可或缺。
作为一种全新的方案 ，其他国产替代设备是否适配SSMB-EUV技术 ，还是一个未知数 。
最后 ，就是不少人提到的能源消耗和使用成本高的问题 ，虽然后续可以通过建造多条生产线将成本摊薄 ，但这就需要极强的规划能力和长期运营能力 。
总之 ，方案有了 ，思路有了 ，光刻工厂值得期待 ，但距离实际生产还有一段距离 。
国产光刻机，奋力追赶
如今时隔三年 ，SSMB技术再次引起讨论，足以看出国人对国产光刻机的期待 。除此以外 ，国内还有其他出色的EUV光源方案，例如位于大湾区的广智院 ，就提出了改进型的LPP模式 ，通过绕开二氧化碳激光器这个部件，产生出极紫外光 。
但从理论走向实物 ，依然要走漫长的道路，只有产业链上下游的配合，才能真正实现光刻机的突破 。除了光源这一环节以外 ，光刻机上下游还有非常多的环节 ，很多都避免不了来自外界的压力。
另一方面，行业巨头ASML也在时刻注视着国产光刻机的动向 。
此前 ，日本厂商就在与ASML光刻机的竞争中败下阵来 ，最终失去了先进制程领域 。在ASML的背后 ，有着欧美的鼎力支持 ，这与目前中美竞争形势非常类似 。
有意思的是 ，ASML更像是一个看重利益的商人，即使顶着制裁的风险，但ASML依然暗中示好中国市场 。
随着国产光刻机奋力追赶，ASML的EUV方案迟早被赶上，光刻机行业或许会发生一些微妙的改变 。
本文作者：jh ，观点仅代表个人，全文图源 ：网络