近日，据《半导体产业纵横》报道，美国现在正在全面研究基于PUV技术的铌激光飞秒照射技术，期望取代价格极其昂贵的阿斯麦的下一代 EUV极紫外光刻机，意欲夺回美国本土曾经拥有的芯片制造技术优势，力求实现对台积电的弯道超车，掌握行业主导权。
近年来，美国一直在大力推动国内芯片制造业的发展，尤其是在先进制程技术领域。为此，推出了多项鼓励政策来扶持其国内的美资企业，并提供资金上的支持。作为受益最大的芯片企业——英特尔公司，也在摩拳擦掌，力图重新夺回其在芯片制造方面的领先地位。为此，该公司将大量资源投入到了EUV光刻机上。
在2024年，全球光刻机制造商阿斯麦规划生产10台尖端High-NA EUV设备。在这场竞争激烈的抢夺战中，科技巨头英特尔凭借其雄厚的实力和影响力，成功获得了其中的6台设备。英特尔计划从2025年开始，量产1.8NM制程的高端芯片，再次引领行业潮流。台积电和三星，也不甘落后，瓜分了剩下的4台高端光刻机。
然而，为了获得对竞争对手台积电和三星的优势，英特尔也付出了不菲的代价，仅仅购买这6台Twinscan EXE-5200高端光刻机，就花费近17亿美元，占2024年全年EUV光刻机市场规模103.4 亿美元的16.4%。
与此同时，英特尔正在俄勒冈州组装其第一台高数值孔径机器，并计划在2026年投产英特尔1.4nm制程的芯片。届时，会给英特尔带来巨大的优势，使其在某些高端代工业务中取代台积电。然而，这样一台阿斯麦EUV极紫外光刻机，造价高达3.8亿美元一台，重量堪比两架空客A320飞机，综合费用近4亿美元，即使英特尔这样的行业巨子，也有点吃不消。
美国目前正在开发的PUV技术，也被称作软X射线技术，是一种非常先进的光刻技术。它的核心在于使用波长为6.5纳米的铌激光来完成光刻过程。这种技术就像是科学家们手中的一个高倍望远镜，能够帮助他们清晰地观察到原子和分子的化学物理现象。
铌激光是一种使用铌作为激光介质的光源。铌是一种金属元素，具有良好的光学性质，能够产生高质量的光束。当铌受到激发时，它能够发射出具有特定波长的光，如波长为6.5纳米的激光。
这种6.5纳米的激光属于软X射线激光的范畴，它的波长非常短，因此在材料加工和科学研究中具有独特的优势。例如，它能够在不损伤材料的前提下，用非常短的曝光时间实现高精度的光刻。这种高精度的光刻对于制造超小型电路图案至关重要，因为它可以在不损伤材料的前提下，实现更小尺寸的电路雕刻。
其极短的曝光时间单位并非人们常用的秒，而是科研领域的时间单位——皮秒、飞秒、阿秒，其中皮秒是一万亿分之一秒，飞秒是一千万亿分之一秒，阿秒则是一亿亿分之一秒。它们之间的转换关系是：1皮秒=1000飞秒，1飞秒=1000阿秒。
皮秒、飞秒、阿秒这些时间单位在物理学、光学、化学以及工程技术等领域中非常重要，特别是在研究高速现象和超快过程时。例如，在激光技术、原子和分子物理学、材料科学以及生物医学等领域，飞秒和阿秒激光器被广泛用于研究物质的微观结构及其动力学过程。
据了解，PUV技术最初是由IBM的研究团队开发的。简单来说，PUV光刻机就像是一个高精度的相机，能够拍摄到半导体芯片上的原子和分子级别的细节。这样的技术对于科学家们研究和控制材料内的电子运动非常重要，因为它可以帮助工程师们在纳米尺度上精确地操纵和观察电子。
采用飞秒激光技术和阿秒激光技术来做高端光刻机，是半导体制造领域的一项重要技术进步。这两种激光技术的应用，极大地提升了光刻机的光刻精度、速度和效率，为半导体行业带来了更小尺寸、更高性能、更低成本的芯片制造能力。如能实现投产，就可能全面替换阿斯麦昂贵的EUV高端光刻机。
不仅如此，飞秒激光和阿秒激光技术还具有灵活的加工能力，可以对各种材料进行加工，包括晶体硅、石英玻璃等，这为半导体行业提供了更大的灵活性。此外，未来的半导体行业可能会大量使用玻璃通孔基板来替代有机板集成电路，以及替代硅基板芯片封装技术。这些领域都是飞秒和阿秒激光技术能够施展身手的舞台。
