科学家正在探索新的途径来绕过对用于生产微芯片的光刻机的 限制。 研究人员利用粒子加速器创建新型激光源，为半导体制造的未来奠定基础。
目前正在计划建造一个周长在 100 至 150 米（328 至 492 英尺）之间的粒子加速器，大约相当于两个篮球场的大小。加速器的电子束将转变为高质量光源，用于现场芯片制造和 科学探究。
清华大学团队正在与雄安新区当局积极讨论，为这一 尖端项目选择建设地点。
与先进半导体材料光刻机（ASML）等倾向于缩小出口 芯片制造机尺寸的商业企业相反，中国项目旨在通过围绕单个加速器建造一座容纳多台光刻机的大型工厂来实现制造本地化。
这项 创新可以促进大批量、低成本的芯片制造，并有可能推动中国在先进芯片（称为 2nm（纳米）芯片等）的工业生产中发挥 领导作用。
光刻系统是人类创造的最复杂的机械之一。目前，超短波长的极紫外光（EUV）广泛应用于7nm及以下节点芯片的生产。
ASML 是唯一一家拥有该技术并因此主导市场的公司。截至2022年底，ASML已交付180套EUV系统。据彭博社 4 月份发布的报道称，该公司还计划今年出货 60 台 EUV。
尽管有许多研究人员在追逐这项技术，但中国科学家一直在探索一条不同的道路。该项目自2017年以来一直在运行，但由于华为在 芯片制造方面的突破，最近才进入公众视野。
“我们研究的潜在应用之一是作为未来 EUV 光刻机的光源。我认为这就是国际社会密切关注的原因。”项目负责人、清华大学教授唐传祥在清华大学网站上的一份报告中说道。
由于对该项目的关注已经影响了他们正常的科研，唐团队已经停止接受采访。
该团队研究背后的理论是一种称为稳态微聚束（SSMB）的新发光机制。它由斯坦福大学赵武教授和他的学生丹尼尔·拉特纳于2010年首次提出。赵武是著名物理学家杨振宁的前学生。
简而言之，SSMB理论利用带电粒子在加速过程中释放的能量作为光源。结果是窄带宽、小散射角和连续的纯 EUV 光。
带电粒子在加速时会发光，利用这种现象的加速器是可用的最亮的人造光源之一。
“主要挑战在于引导电子在加速器存储环内的分布，使它们实现集体同步辐射。该装置可以产生从波长为0.3毫米的太赫兹波到波长为13.5纳米的极紫外波的高质量辐射。”赵在2022年10月在清华大学的学术报告中表示。
“与产生高峰值功率脉冲激光的自由电子激光器不同，SSMB 光源产生具有高平均功率的连续光，”他说。
这一特性导致了SSMB广阔的应用前景。
与目前的ASML EUV技术相比，SSMB是一种更理想的光源。它具有更高的平均功率和更高的芯片产量以及更低的单位成本。
ASML 利用激光产生的等离子体创建 EUV 光源，将强激光脉冲投射到液态锡微滴上。激光会粉碎液滴并在撞击过程中产生 EUV 脉冲光。经过复杂的滤波和聚焦后，产生了功率约250W的EUV光源。
在到达芯片之前，EUV 光束经过 11 个镜子的反射，每个镜子都会造成约 30% 的能量损失。因此，光束到达晶圆时的功率小于 5W。当制造转向 3nm 或 2nm 时，这可能会成为一个问题。
SSMB 技术避免了此类问题。SSMB光束实现了1000W的更高输出功率，并且由于其带宽较窄，需要更少的反射镜，自然会产生更高的终端功率。
赵于2010年提出了这一理论。随后，2017年，唐在清华组建了一个专门的团队。
该团队在德国柏林的计量光源 (MLS) 进行了第一个验证阶段。2019年，实验成功，他们于2021年在同行评审期刊《自然》上发表了一篇论文来说明这一现象。
然后在 2022 年，该团队在清华大学设计了另一个原型。
“清华大学已经设计出了SSMB-EUV光源，设计的EUV功率高于1kW，一些关键技术已接近成熟。”团队成员潘志龙教授在2022年1月的学术研讨会上发表演讲时表示。
今年2月，河北省科技厅在雄安召开专题会议，研究新区如何 培育科技企业。潘先生出席了会议，进一步展示了团队为将 SSMB 推向行业实践所做的努力。
会上，潘老师介绍了清华大学SSMB-EUV项目的规划。团队还来到雄安，为未来的建设选址。
芯片工厂的建立依赖于资金和其他工程细节。但更重要的是，新的想法可能会带来新的技术路线。
由于项目进展尚未向公众披露，唐预计团队和业界将进一步努力帮助中小企业发展。
“作为一种全新的光源，该技术已经进行了实验验证。但有必要建立一个在 EUV 波段运行的固体 SSMB 光源研究装置，”Tang 在《自然》杂志的论文中说道。
“然后我们可以[使用该设备]培养科学和工业用户，并完善 SSMB 技术，”他说。
唐相信该技术可以帮助中国摆脱未来的 制裁，但他没有谈论基于SSMB的光刻机的具体进展。
他在清华报告中表示：“我们自主开发 EUV 光刻机还有很长的路要走，但基于 SSMB 的 EUV 光源为我们提供了受认可技术的替代方案。”
“需要基于SSMB EUV光源不断进行技术创新，并与上下游产业合作，构建可用的光刻系统。”
唐在论文中还指出，SSMB-EUV光源的实现将为材料科学、基础物理、生物化学等学科的前沿研究提供新的工具。
