马斯克的新挑战：给光刻机“换束光”

　　继电动汽车、不锈钢大火箭和人形机器人后，科技富豪马斯克似乎要开始对人类制造芯片的流程展开优化。

　　上周公布超级芯片厂Terafab的168亿美元初期投资时，马斯克展示了一段巨型芯片厂建成后的假想视频。随后，硅谷“有效加速主义”代表、AI硬件初创公司Extropic创始人纪尧姆·韦尔东（化名Beff Jezos）提出了一个问题：Terafab中间似乎有一个巨大的圆圈，那是环形粒子加速器么？

　　对此，马斯克回应了6个字母：FEL FTW（Free-Electron Laser, For The Win，即“自由电子激光才是王道”）。

　　如何撼动现有版图？

　　马斯克的最新表态，直指光刻机中的“光”从何而来。

　　目前，以阿斯麦为代表的业界，采用的是激光产生等离子体（LPP）光源技术。其原理是利用高功率激光连续轰击高速飞行的锡滴，使锡原子形成高温等离子体，并释放出波长为13.5纳米的极紫外光。

　　LPP方案有两个主要缺点。首先是能量转换效率极低，LPP的输入电能到EUV输出能量比例，只有约0.1%左右的量级。其次，锡滴在被激光轰击后会产生碎片和污染物，增加EUV的维护负担。

　　但LPP能成为目前唯一大规模量产的EUV光源技术，也有符合商业化量产的关键优势：光源尺寸大约只要几个立方米，适合装进光刻机。

　　而FEL（自由电子激光）利用高速电子束直接产生高能光束，能够为数量不等的光刻机同时提供可精确调整波长的光源，代价就是这类设备的尺寸对于AI时代之前的半导体业界，有些过于庞大了。

　　但对相当于“英伟达+美光科技+台积电”的Terafab来说，采用FEL光源倒是完全符合逻辑。

　　作为更直观的对比，Terafab厂区的预期建筑面积将达到“1亿平方英尺”。有外国网友制作了一张示意图，对比Terafab与特斯拉得州超级工厂（1000万平方英尺）、五角大楼（660万平方英尺）、苹果总部Apple Park（282万平方英尺）等建筑。

　　在这等规模的设施中，若仅仅是“集中供光”就能节约一半成本，完全符合马斯克对“第一性原理”的追求。

　　马斯克今年3月曾夸下海口，称Terafab最终将实现“年产1太瓦算力”。有分析称，这相当于当前全球芯片供应量的十倍以上。

　　有研究估算，目前LPP方案如果要产生1千瓦EUV输出，可能需要约4.4兆瓦级别的输入功率；而基于FEL的方案，理论上可能将这一需求降至约0.7兆瓦左右，电力消耗下降数倍。此外由于没有锡污染，光学设备的维护成本也有望显著降低。

　　这块“饼”啥时候烙熟？

　　对于资本市场来说，不论是1亿平方英尺的芯片厂，还是“FEL-EUV路线”，最大的问题还是何时能落地。

　　首先，FEL光源并没有现成的供应商。目前最知名的创业公司是“美国政府持仓”中的xLight。该公司的执行董事会主席是前英特尔CEO帕特里克·格尔辛格。

　　据报道，该公司的许多原型组件直接来自美国国家实验室。即便如此，xLight目前的预期只是2028年拿出“可运行的原型机”。

　　需要强调的是，不论Terafab最终选择哪条光源路线，都不太可能摆脱对光刻机巨头阿斯麦的依赖。因为一整套光刻机除了光源外，还得有光学系统、掩模系统、晶圆台和控制系统，这些都是阿斯麦的“护城河”。

　　也就是说，马斯克的“FEL-EUV”能不能成事，还得看阿斯麦能否向他提供与FEL光源配套的光刻机，特别是在台积电和三星争相扩产的背景下。

（文章来源：财联社）