過去幾周,中共官媒大肆宣傳國產極紫外光(EUV)光刻技術取得「重大突破」,引發國際關注。EUV光刻機是當前全球最先進的晶片製造設備,也被視為北京推動半導體自主化的最大技術樽頸。

然而,業界普遍認為這類高調宣傳言過其實。目前,全球唯一具備量產EUV光刻機能力的企業,仍是荷蘭半導體設備龍頭阿斯麥(ASML)。儘管中國已在實驗室條件下產生EUV光源,但多數專家認為,從實驗室展示走向穩定、可商業化運作的完整系統,中方仍落後20至30年之久。

此外,專家也指出,中共體制內普遍存在的腐敗、人才流失與政治風險,進一步削弱了其技術追趕的可行性。

實驗室成果距量產仍遙不可及

EUV技術利用13.5納米光波刻畫電路圖樣,可製造出5納米甚至更先進的晶片。由於美國已禁止ASML向中國出口先進EUV設備,中共只能自行開發替代方案。

一套完整的EUV系統須具備三大子系統的完美協作:高能光源、高精度反射鏡,以及超穩定晶圓移動平台。其中,光源最難攻克。

目前全球主流光源技術為ASML率先商用的LPP(雷射產生等離子體)架構,透過高功率二氧化碳雷射連續照射高速噴射的微小錫滴,使其形成錫等離子體並釋放出13.5納米波長的極紫外光。

中共目前最具代表性的LPP項目位於中國科學院上海光機所(SIOM),由2021年從ASML回國的光源科學家林楠領導。

林楠團隊今年3月報告顯示,其轉換效率達3.42%,單次脈衝能量超過20毫焦耳,優於2019年荷蘭納米光刻先進研究中心的3.2%與瑞士ETH蘇黎世大學2021年測得的1.8%。

雖然此成果被中共官媒譽為「國際先進水平」,但仍落後於2007年美國中佛羅里達大學創下的4.9%與2024年日本宇都宮大學的4.7%,更遠低於ASML目前商用機器約5.5%的效率。

轉換效率是指雷射能量中成功轉為極紫外光(EUV)的比例。3%的效率代表97%的能量以熱或其它形式流失。提升效率可減少能耗、降低熱負載,並加快生產速度。

多路並進難掩實用性不足

除了LPP,中國多家科研機構也在嘗試多種方案,例如哈爾濱工業大學正重拾已遭ASML淘汰的「放電產生等離子體(DPP)」技術,雖成本低、設備小,但功率不足。

華中科技大學與廣東智能製造研究院則嘗試使用纖細的光纖雷射,希望避開ASML所依賴的龐大二氧化碳雷射裝置。

清華大學的想法最為大膽,嘗試用粒子加速器產生穩定的微束脈衝光,即SSMB(穩態微束化)EUV。

然而,這些技術多仍停留在實驗室階段,距離能支援日夜穩定量產的製造設備,尚有極大落差。儘管如此,中共官媒每逢出現初步成果,便大肆宣傳,暗示自製EUV工具「即將問世」。

產業評估:中共至少落後20年

儘管媒體炒作不斷,ASML行政總裁傅樂凱(Christophe Fouquet)仍對這些聲稱表示懷疑。

他在4月的一場投資者電話會議中表示:「產生一些EUV光不難,但中國要製造出一台EUV機器,恐怕還需要很多很多年。」

前台積電(TSMC)採購經理薛宗志對《大紀元時報》表示:「幾乎每一個中文標題都誇大其詞,聳人聽聞。……若真有突破,中國(中共)反而會保持低調以避免制裁。」

他估計,中國離ASML目前水準至少還有20年差距。「在實驗室中,你可以不計成本、依賴一整套笨重設備成功產生EUV光;但若要將其轉化為能穩定量產、全天候運作的商業化設備,可能還需二十年,甚至最終仍可能失敗。」

「大規模生產意味著每秒的品質都相同。」薛補充。

台灣大學電機工程系教授林宗男指出,ASML目前EUV光源功率已達600瓦以上,而中國哈工大的原型系統僅不到100瓦,遠低於目前業界量產需求的250瓦以上。

台灣工研院政策研究主管李冠華認為,即使光源技術突破,EUV系統仍需整合極精密的反射鏡、抗震平台與製程回饋系統。

他向《大紀元時報》表示:「尤其在3納米與2納米節點下,任何微小誤差都會導致良率下降。」

目前中國最先進代工廠仍停留在14納米節點,無法提供測試平台協助優化EUV工具。

制度與人才是關鍵

專家指出,建立一套完整的光刻生態系統,不僅關乎物理,更取決於人才與制度建設。

「科學需要失敗的自由。」台灣安全研究院研究員蘇紫雲表示。

他指出,逆向工程或許適用於製造航空母艦,但無法套用在原子尺度上的物理原理。

李冠華補充,真正掌握光刻技術,需仰賴如日本所展現的「工匠精神」——數十年如一日的投入與反覆驗證。而在中國,科研資源的配置往往重速度、輕嚴謹,導致研究人員傾向誇大成果。

這類獎勵機制催生了「大基金」(中共國家集成電路產業投資基金)貪腐醜聞。中共當局斥資數百億美元扶持清華紫光等本土半導體企業,隨著多名高層涉貪遭查,該項目不到兩年便宣告瓦解。

蘇紫雲指出,在一黨專政體制下,沒有人真正安全。中共可隨時以洩密為由整肅科學家,導致頂尖人才難以久留。

ASML的成功難以複製

ASML的領先並非單靠資金。該公司花費三年證明EUV技術可行,又耗費十五年將其轉化為工業量產設備,並與台積電、三星、Intel等客戶密切合作,反覆優化每個細節。

薛宗志表示,這種耐心與精細的文化,與中共透過技術竊取或企業收購尋求捷徑的做法截然不同。

EUV技術需要累積數百萬GB的光學數據,而這些數據唯有ASML擁有。他指出:「就算明天有人收購ASML,也無法靠一群博士團隊在短時間內複製這些機器。」

他舉例,台積電位於亞利桑那州的新晶圓廠,良率一度停滯不前,直到台灣總部派出數百名資深工程師與大量資料庫支援,才逐步改善。

「這種軟實力無法被複製。」他說。

他指出,中國在太陽能這類低門檻產業表現亮眼,「但到了半導體,就會遇上真正的牆。」

市佔率:中國幾乎為零

根據美國新興技術安全中心(CSET)報告,2019至2024年間,中國在全球光刻機市場的佔比極低。

目前全球光刻機市場由荷蘭佔79%、日本佔17%。即使在較舊的365納米i-line技術領域,中國佔比也僅約4%。在先進的EUV領域,中國市佔為零。

李冠華表示,美國出口管制使中國進展近乎停滯;隨著世界其它國家持續推進3納米與2納米製程,差距只會越拉越大。

蘇紫雲認為,目前中國與全球先進水準的差距約30年。

即使未來有所突破,也最多可縮短為20年,但「其它國家也不會停下腳步,這道差距很可能會維持下去。」#

原文「Why ASML Chipmaking Tools Remain China's Core Bottleneck Despite Reports of EUV Progress」刊登於英文《大紀元時報》

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