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马斯克的新挑战:给光刻机“换束光”
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财联社 8 月 10 日讯(编辑 史正丞)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。

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