在现代科技的宏伟殿堂中，半导体芯片无疑是支撑数字世界的基石。从智能手机到超级计算机，从自动驾驶到人工智能，微小的芯片承载着人类文明飞速前进的梦想。然而，制造这些尖端芯片的核心设备——光刻机，尤其是能够生产7纳米及以下制程芯片的极紫外（EUV）光刻机，长期以来一直是少数科技巨头的「独门绝技」，其中荷兰的阿斯麦（ASML）公司更是独占鳌头，手握着打开未来芯片世界大门的钥匙。
这把「钥匙」的核心，在于它能产生一种波长仅为13.5纳米的「极致之光」——极紫外光（EUV）。想象一下，这光有多么精细？它相当于从地球上用手电筒照射，光斑能精准地落在月球表面的一枚硬币上！相比于此前主流的193纳米深紫外光（DUV），EUV光如同更锋利的刻刀，能在硅片上雕刻出更微小的电路图案，从而将更多的晶体管集成到方寸之间，延续着摩尔定律的传奇。
然而，这把「钥匙」，对于渴望在半导体领域实现自主可控的中国来说，却长期处于「可望而不可及」的状态。由于美国的技术出口管制，自2019年起，ASML最先进的EUV光刻机便被禁止销往中国。这无疑给中国的高端芯片制造蒙上了一层阴影，形成了一个亟待突破的「卡脖子」环节。但正如历史反复证明的那样，压力往往是催生创新的强大动力。就在全球目光聚焦于ASML的垄断地位时，来自中国科学院上海光学精密机械研究所（简称上海光机所）的一支科研团队，正悄然点燃一束可能改变格局的「新光」。
💡 EUV之光：芯片世界的「神笔马良」
在我们深入探讨这场技术突围之前，让我们先花点时间，真正理解EUV光刻为何如此关键。芯片制造，本质上就像是在硅片上进行微缩版的「印刷」。光刻机的作用，就是将设计好的电路图案，通过特定波长的光，「投影」到涂有光刻胶的硅片上。光线照射到的区域和未照射到的区域会发生不同的化学反应，随后通过蚀刻等工序，就能将电路结构「刻」在硅片上。
这个过程中，光的波长起着决定性的作用。波长越短，光的「笔触」就越精细，能够绘制的线条就越细，允许在同样大小的芯片上塞进更多的晶体管，从而提升芯片的性能和效率。从早期的g线（436nm）、i线（365nm），到后来的KrF（248nm）、ArF（193nm），光刻技术一路走来，不断追求更短的波长。当193纳米的深紫外光（DUV）结合浸没式技术等手段逐渐逼近物理极限时，波长仅为其十五分之一的EUV（13.5nm）便成为了业界的「圣杯」，是通往7纳米、5纳米乃至更先进工艺节点的关键。
ASML之所以能成为「霸主」，很大程度上在于它率先攻克了EUV光源的产业化难题。其采用的激光等离子体（LPP）方案，具体来说，是用高功率的二氧化碳（CO₂）激光器轰击微小的锡（Sn）滴，使其瞬间气化并电离成高温等离子体，进而辐射出所需的13.5nm EUV光。这个过程的能量转换效率（Conversion Efficiency, CE）——即输入激光能量中有多少能转化为有用的EUV光——是衡量光源性能的核心指标。ASML与美国光源巨头Cymer（已被ASML收购）合作，将基于CO₂激光的LPP-EUV光源的CE提升到了5%以上，足以驱动商业化量产的光刻机。这套技术路线成熟、高效，但也因其高度复杂和被少数公司掌握，成为了难以逾越的技术壁垒。
🐉 「卡脖子」之痛与另辟蹊径的决心
面对美国的技术封锁，中国芯片产业感受到了前所未有的压力。无法获得最先进的EUV光刻机，意味着在通往顶级芯片制造的道路上，存在一个巨大的「断层」。ASML的CEO傅恪礼（Christophe Fouquet）甚至曾预测，由于这一限制，中国芯片技术可能将落后西方10到15年。尽管中国市场对ASML的非EUV光刻机及服务需求依然强劲（2024年中国甚至成为ASML第一大市场，贡献了超过36%的营收），但在最尖端的领域，自主研发的呼声日益高涨。
强压之下，中国的科研力量开始寻找破局之道。既然基于CO₂激光的LPP-EUV光源技术被「卡脖子」，那么，是否可以另辟蹊径？这正是上海光机所林楠研究员团队思考的核心问题。他们将目光投向了另一种潜力巨大的激光技术——固体脉冲激光器。
固体激光器，顾名思义，其增益介质是固态物质（如掺杂晶体或玻璃）。相比于庞大、复杂且电光转换效率相对较低（低于5%）的CO₂激光系统，固体激光器近年来发展迅猛，具有体积更紧凑、电光效率可能更高、运行成本有望降低等优势。目前，千瓦级的固体激光器已经问世，未来功率提升10倍以上也并非遥不可及。如果能用固体激光器成功激发锡等离子体产生EUV光，并达到可接受的转换效率，无疑将为中国自主研发EUV光刻光源打开一扇全新的大门。
💎 「固态」之光初绽：3.42% CE的里程碑
林楠团队的探索并非一帆风顺。长期以来，使用波长较长（如固体激光器常见的1微米波段）的激光来激发锡等离子体产生EUV光，其转换效率普遍被认为低于CO₂激光方案。提升CE，成为了固体激光路线能否成功的关键。
经过不懈的努力和精密的实验设计，林楠团队近期取得了重大突破。他们建立了一个基于1微米固体激光器的LPP-EUV光源实验平台，并通过优化激光参数与靶材相互作用过程，成功将能量转换效率（CE）提升到了3.42%！
这个数字意味着什么？
首先，它显著超越了此前国际上其他研究团队（如荷兰和瑞士的团队）在同类技术路线上取得的成果，达到了该领域的国际领先水平。这证明了中国科学家在EUV光源基础研究方面的实力。
其次，虽然3.42%尚未达到ASML商业化CO₂光源超过5%的水平（具体商用光源CE约为5.5%），但它已经超过了后者的一半。更重要的是，研究团队估计，他们现有实验平台的理论最大转换效率可能接近6%！这预示着通过进一步的研究和优化，固体激光路线完全有潜力追赶甚至超越传统路线。
正如林楠团队在发表于《中国激光》杂志2025年第6期（3月下）并荣登封面的论文中所指出的：「即使转换效率只有3%，固态激光驱动的 LPP-EUV 光源也能提供瓦级功率，使其适用于 EUV 曝光验证和掩模检查。」 这意味着，即便在现阶段，这种新型光源已经具备了重要的实用价值，可以支撑国内在EUV光刻关键工艺（如掩模检测、光刻胶性能测试等）方面的研发工作，为最终实现整机突破奠定基础。
这项成果的意义，不仅在于技术指标的提升，更在于它成功「绕开」了被垄断的CO₂激光技术路线，为中国EUV光源的国产化提供了一条切实可行且具有广阔前景的新路径。这无疑是对外部技术封锁的一次有力回应。
### 图表：EUV 光源技术路线对比
| 特性 | CO₂ 激光 LPP-EUV (ASML/Cymer) | 固体激光 LPP-EUV (林楠团队) |
| :----------- | :---------------------------- | :-------------------------- |
| **驱动激光** | 二氧化碳 (CO₂) 激光器 | 固体脉冲激光器 (1µm) |
| **核心优势** | CE > 5% (商业化 5.5%)，成熟 | 绕开垄断，体积/成本/效率潜力 |
| **当前状态** | 垄断，商业化量产 | 实验阶段，CE 达 3.42% |
| **主要挑战** | 技术壁垒高，被出口管制 | CE 需进一步提升至商业化水平 |
| **近期突破** | / | CE 达 3.42%，国际领先 |
| **未来潜力** | / | 理论 CE 近 6%，功率持续提升 |
*注：该表格根据文内信息整理，旨在直观对比两种技术路线。*
🔬 不止于光刻：量测领域的惊人效率
值得注意的是，林楠团队在EUV光源领域的探索并非仅限于光刻应用。就在不久前的2025年2月，该团队的另一项重要成果发表在《激光与光电子学进展》第3期杂志上，同样是封面论文。这项研究聚焦于宽带EUV光源的产生，主要面向先进节点的半导体高通量量测需求。
量测，即测量与检测，是芯片制造过程中不可或缺的环节，用于确保每一道工序的精确无误。随着芯片特征尺寸越来越小，对量测光源的波长和亮度也提出了更高的要求。林楠团队提出了一种基于空间束缚激光锡等离子体的方案，竟然实现了高达**52.5%**的转换效率！
这个数字堪称惊人。它不仅是迄今为止报道的极紫外波段（涵盖EUV）的最高转换效率，而且与目前商业化的基于高次谐波（HHG）的量测光源相比，转换效率提升了大约6个数量级（即一百万倍）！这一突破为开发高性能、高效率的国产光刻量测设备提供了全新的技术支撑，展示了该团队在驾驭激光与等离子体相互作用以产生特定波段光源方面的深厚功力。
虽然光刻光源和量测光源的应用场景与具体要求不同（前者需要极窄带宽的13.5nm光，后者可能需要更宽的光谱范围），但这两项成果共同印证了林楠团队在EUV光源技术上的全面布局和领先实力。
🧑🔬 光之舵手：林楠研究员的深厚积淀
一项重大科技突破的背后，往往离不开领军人物的远见卓识和团队的协同攻关。本次EUV光源研究的通讯作者林楠研究员，其履历本身就充满了「硬核」科技色彩。
作为国家海外高层次人才引进计划的一员，林楠研究员现任上海光机所研究员、博士生导师，同时担任超强激光科学与技术全国重点实验室副主任和精密光学工程部技术总师。他的研究方向长期聚焦于集成电路制造光刻光源及芯片量检测光源的研发与工程应用。
更引人注目的是他丰富的国际化背景和产业界经验。他曾在全球光刻技术的「心脏」——荷兰ASML公司担任研发科学家，并一度负责研发部的光源技术。这意味着他对当前主流EUV光刻技术的原理、挑战和工程细节有着深入的理解。他的求学经历同样星光熠熠：硕士毕业于瑞典隆德大学，师从2023年诺贝尔物理学奖得主Anne L’Huillier院士（其获奖工作正与阿秒激光科学相关，涉及超快激光与物质相互作用）；博士则由法国顶尖的巴黎萨克雷大学与法国原子能署（CEA）联合培养；之后还在瑞士苏黎世联邦理工大学（ETH Zurich）进行博士后研究。
这些横跨学术界顶尖实验室和产业界核心研发部门的经历，赋予了他宽广的国际视野和扎实的工程实践能力。据统计，林楠研究员已申请/授权超过110项国际专利（遍布美、日、韩等国），其中多项专利技术已经成功转化，并应用于最新型的光刻机及量检测设备中。可以说，他是一位真正懂得如何将前沿科学研究推向实际工程应用的专家。正是这样一位兼具深厚理论功底和丰富实战经验的领军人物，带领团队在中国EUV光源的自主研发道路上取得了关键进展。
🌍 产业回响：ASML的审慎与市场的现实
面对中国在EUV光源技术上取得的突破，业界巨头ASML自然不会毫无反应。在本月（注：根据文章信息推断为2025年4月）的一次投资者电话会议上，ASML的首席财务官戴厚杰（Roger Dassen）坦言，已经听闻中国在光刻机替代技术方面的进展，并承认中国「确实有可能制造出EUV光源」。
然而，他也表达了相对审慎的看法，认为中国距离制造出一台完整的、可用于商业化生产的先进EUV光刻设备，仍然需要「很多年」。这番话点出了一个关键事实：EUV光源只是光刻机中最核心、但也只是其中一个分系统。一台完整的EUV光刻机还涉及到超精密光学系统（需要接近原子级平整度的反射镜）、高精度工件台、真空环境控制、复杂的软件算法等一系列尖端技术的集成，其难度之大、产业链之长，绝非一朝一夕可以攻克。
尽管如此，光源技术的突破依然意义重大，它是自主研发道路上必须迈过的关键一步。同时，ASML高管的表态也反映了市场现实：即使面临出口管制，中国市场对ASML的吸引力依然巨大。戴厚杰预计，2025年，ASML在中国的销售额占其总收入的比重仍将略高于25%。这背后是中国庞大的半导体市场需求以及在成熟制程和部分先进DUV制程上的持续投入。
地缘政治的博弈仍在继续。中国外交部已多次明确反对美国泛化国家安全概念、胁迫他国对华搞科技封锁的行为，强调半导体产业的全球化属性，并表示将坚决维护自身合法权益。在这样的背景下，中国的科技自主创新之路，尤其是像EUV光刻这样的战略性技术突破，更显得尤为重要和紧迫。
🏭 前路漫漫：从实验室到工厂的征途
林楠团队的固体激光LPP-EUV光源研究，无疑为中国芯片产业的未来注入了一剂强心针。它不仅展示了中国科研人员的创新能力，更重要的是，开辟了一条独立于现有垄断技术之外的潜在路径。
但我们必须清醒地认识到，正如研究团队在论文中所述，目前这项技术仍处于初期实验阶段，距离真正的商业化应用还有相当长的路要走。接下来的挑战包括：
- 持续提升转换效率（CE）：虽然3.42%已是同类研究的领先水平，且理论潜力接近6%，但要达到或超过商业化所需的5.5%以上，仍需大量的优化工作。
- 提高光源功率和稳定性：商业化光刻不仅需要高效率，还需要足够高的平均功率（驱动高产率）和极高的运行稳定性（保证良品率）。将实验室成果转化为稳定可靠的工业级光源，是巨大的工程挑战。
- 系统集成与验证：光源只是光刻机的一部分。如何将这种新型光源与国内正在研发的其他子系统（如光学系统、工件台等）有效集成，并最终在实际的芯片制造流程中得到验证，将是更为复杂的系统工程。
尽管前路充满挑战，但这一步的迈出至关重要。它不仅为EUV光刻光源的国产化研发提供了宝贵的技术支撑和经验积累，也为相关的关键器件（如特种光学元件、探测器等）和技术的研发注入了动力。更重要的是，它点燃了希望——中国有能力在被「卡脖子」的关键领域，通过自主创新，闯出一条属于自己的道路。
或许，正如ASML高管所言，制造出媲美顶尖水平的完整EUV光刻机尚需时日。但光源技术的突破，如同黎明前划破夜空的第一缕光线，预示着一个新的开始。这束来自中国实验室的「固态」之光，能否最终照亮中国芯片产业的突围之路，成为驱动未来科技发展的强劲引擎？时间将会给出答案，而中国的科研人员们，正以坚实的步伐，向着这个目标不断迈进。