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2026年哈工大光刻机技术最新进展:120W 13.5nm
2026-01-07 21:50:50科技前沿
哈工大在光刻机领域的最新进展集中于EUV 光刻核心光源与精密测量 / 工件台技术,以 DPP(放电等离子体)路线突破 13.5nm 波长光源瓶颈,2025 年多项指标达实用级并推进工程化,同时在
哈工大在光刻机领域的最新进展集中于EUV 光刻核心光源与精密测量 / 工件台技术,以 DPP(放电等离子体)路线突破 13.5nm 波长光源瓶颈,2025 年多项指标达实用级并推进工程化,同时在精密测量与协同研发上取得关键成果。以下是详细进展:
一、核心技术突破:EUV 光源(DPP 路线)
- 技术路线与定位:赵永蓬教授团队采用 DPP 放电等离子体路线,区别于 ASML 的 LPP 激光等离子体路线,可绕开部分海外专利,核心波长锁定 13.5nm(EUV 光刻标准波长)。
- 关键性能指标(截至 2025 年底)
- 功率:实验室稳定输出 120W(实用级),连续运行 100 小时波动率<0.8%,30 分钟波动<1%,满足曝光系统需求。
- 效率与成本:能量转换效率提升显著,设备体积缩小 40%,成本较 LPP 路线降低约 30%-50%,核心部件国产化率 100%。
- 稳定性:通过核聚变等离子体控制技术解决稳定输出难题,单脉冲能量 40mJ,稳定性达 99.73%,支撑量产级曝光精度。
- 成果与荣誉:2025 年获中国光学领域重要奖项,相关技术入选重大技术装备推广应用指导目录,推动国产 EUV 光源工程化验证。
二、配套技术进展
- 精密测量与工件台:研发 “高速超精密激光干涉仪”,测量数据可直接溯源,支撑真空双工件台对准精度达 0.8nm,适配 EUV 整机定位需求。
- 协同研发与产业化:与国仪超精密集团共建生产线,推进光源量产;参与国产 EUV 整机 Hyperion - 1 研发,计划 2025 年 Q3 试产、2026 年量产,目标年产能 50 台,适配 7nm 工艺验证。
- 光学系统适配:与长春光机所等协同,适配 0.33NA 物镜(波像差<0.75nm)、反射率 65.3% 的多层膜反射镜,提升 EUV 光传输与聚焦效率。
三、对比与挑战
| 维度 | 哈工大 DPP 光源 | ASML LPP 光源(参考) | 差距与挑战 |
|---|---|---|---|
| 功率 | 120W(实验室) | 250W - 300W(商用机) | 功率需提升以匹配更高产能 |
| 效率 | 约 4.5% | 约 5.5%(最新) | 效率接近,需优化长期稳定性 |
| 专利与成本 | 绕开部分专利,成本更低 | 专利密集,成本高 | 需持续完善供应链与可靠性 |
| 工程化进度 | 2025 年试产准备 | 量产成熟 | 整机集成、良率提升仍需时间 |
四、意义与展望
- 产业价值:填补国产 EUV 光源空白,为上海微电子等整机厂商提供国产化核心部件,加速 7nm 及以下制程自主研发,降低对 ASML 依赖。
- 未来方向:2026 年重点推进 120W 光源量产、功率提升至 200W+,优化寿命与维护成本;协同整机厂完成良率验证,目标良率从 35% 提升至 70%,支撑中芯国际等企业先进工艺落地。
总结
哈工大在 EUV 光源 DPP 路线上实现 “功率达标、效率接近、成本优势、专利自主” 的突破,配套精密测量与协同研发同步推进,虽与 ASML 商用机仍有差距,但已为国产 EUV 光刻机提供核心支撑,2026 年将进入量产关键期,有望推动中国半导体光刻领域实现跨越式发展。
哈工大 DPP 光源与 ASML LPP 光源的关键参数对比表 :
哈工大 DPP 光源与 ASML LPP 光源的关键参数对比表 :
哈工大 DPP 光源 vs ASML LPP 光源:关键参数对比表(含 2026 追赶里程碑)
| 参数维度 | 哈工大 DPP 光源(2025 年底) | ASML LPP 光源(2025 商用机) | 2026 追赶里程碑(哈工大目标) | 差距分析 |
|---|---|---|---|---|
| 核心技术路线 | 放电等离子体(DPP/LDP),直接电能转化 | 激光产生等离子体(LPP),CO₂激光轰击锡滴 | 优化 DPP 放电控制,提升能量耦合效率 | 路线差异化,DPP 绕开部分 LPP 专利 |
| 输出功率 | 实验室稳定 120W,连续 100 小时波动率<0.8% | 量产机 250-300W,高 NA 机型达 350W+ | Q2:120W 工程化验证;Q4:功率提升至 200W+ | 差距约 130-180W,2026 年缩小至 50-100W |
| 能量转换效率 | 约 4.5%-5.2%,较传统提升 50% | 约 5.5%-6.0%(最新 EXE:5200 机型) | 全年:效率稳定至 5.5%,接近 ASML 水平 | 差距<1%,2026 年有望持平 |
| 波长纯度 | 13.5nm(带宽<0.1%),符合 EUV 标准 | 13.5nm(带宽<0.05%) | 优化光谱滤波,带宽降至 0.08% 以下 | 纯度接近,需提升光谱稳定性 |
| 脉冲频率 | 20kHz,单脉冲能量 40mJ | 50kHz,单脉冲能量 5-6mJ | 提升至 30kHz,单脉冲能量保持 40mJ | 频率差距大,但单脉冲能量更高 |
| 设备体积 | 缩小 40%,核心部件国产化率 100% | 体积庞大,含 CO₂激光器系统 | 保持紧凑设计,适配 Hyperion-1 整机 | DPP 固有优势,体积仅为 LPP 的 60% |
| 成本结构 | 制造成本降低 30%-50%,维护成本低 | 光源系统成本占整机 60%,维护昂贵 | 量产成本控制在 LPP 的 50% 以内 | 成本优势明显,适合国产化推广 |
| 稳定性 / 寿命 | 连续运行 100 小时,稳定性 99.73% | 连续运行 1000 小时 +,MTBF>10000 小时 | 寿命提升至 500 小时,MTBF 达 5000 小时 | 稳定性差距大,2026 年重点突破 |
| 国产化程度 | 核心部件 100% 国产,无外部依赖 | 全球供应链,关键部件依赖美国 / 德国 | 保持 100% 国产,完善供应链协同 | DPP 路线完全自主可控 |
| 工程化进度 | 2025 年 Q3 工程化样品,2026 年试产 | 2019 年量产,2025 年高 NA 机型出货ASML | 2026 年 Q2:首批 10 台交付整机厂;Q4:产能提升至月产 5 台 | 工程化落后约 6 年,2026 年进入量产准备 |
| 良率支撑 | 适配 7nm 工艺,良率 35% | 支撑 3nm/2nm 工艺,良率 95%+ | 2026 年底:良率提升至 70%,适配 5nm | 良率差距大,需整机协同优化 |
| 专利布局 | 已申请核心专利 80 + 项,绕开 LPP 关键专利 | LPP 专利壁垒高,全球布局 2000 + 项 | 新增专利 50 + 项,完善 DPP 技术生态 | 专利差距明显,但路线差异化降低风险 |
2026 年哈工大 DPP 光源追赶里程碑时间表
| 时间节点 | 核心目标 | 关键任务 | 预期成果 |
|---|---|---|---|
| Q1 2026 | 工程化样品验证 | 120W 光源稳定性测试;与 Hyperion-1 整机集成 | 光源连续运行 500 小时无故障;适配整机光学系统 |
| Q2 2026 | 首批量产准备 | 建设专用生产线;完成 10 台样品生产 | 生产线投产;10 台光源交付上海微电子 |
| Q3 2026 | 功率提升 | 优化放电腔设计;提升能量耦合效率 | 功率稳定至 150W;效率达 5.2% |
| Q4 2026 | 性能对标 | 功率突破 200W;效率稳定至 5.5% | 与 ASML LPP 效率持平;功率差距缩小至 50W |
关键结论与展望
- 路线优势:哈工大 DPP 光源通过差异化技术路线,在成本、体积、国产化率上形成显著优势,为国产 EUV 光刻机提供了高性价比选择。
- 追赶节奏:2026 年将是关键突破年,功率、效率指标有望大幅缩小与 ASML 差距,良率提升至 70%,基本满足 7nm 工艺量产需求。
- 产业价值:DPP 光源的成熟将加速 Hyperion-1 整机试产,为中芯国际等企业提供先进制程选择,降低对 ASML 的依赖。
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