ASML极紫外光刻机之外，一种“新型”的光刻技术诞生

十大品牌 2025年10月13日 19:54 0 admin

半导体制造业正在经历一场悄然而深刻的技术转型。在人工智能芯片需求爆发的推动下，曾被视为"实验室技术"的多束电子束直写光刻正重新获得产业界的关注和投资。这项技术有望打破传统光学光刻在特定应用领域的垄断地位，为快速迭代的AI芯片设计提供更灵活的制造解决方案。

长期以来，ASML的极紫外光刻机几乎垄断了先进制程芯片的生产，其高昂成本和有限产能成为整个行业创新的瓶颈。然而，AI时代的到来正在改变游戏规则。与传统芯片不同，AI芯片更注重快速试错和定制化设计，这为电子束直写技术创造了新的市场空间。SecureFoundry等公司推出的新一代多束电子束系统，正是对这一市场需求的直接回应。

技术突破重新定义制造可能性

SecureFoundry近期发布的Hyper-Beam Array超光束阵列光刻系统代表了电子束直写技术的最新进展。该系统采用65,000条并行电子束，能够在15分钟内完成100毫米晶圆的图案化处理。与传统光学光刻需要昂贵掩模不同，这种直写技术允许设计师在单片晶圆上同时测试多种设计变体，大幅缩短从设计到验证的周期。

这种技术突破的意义不仅在于速度提升，更在于其带来的制造灵活性。传统光刻工艺中，每次设计变更都需要重新制作掩模，成本高昂且周期漫长。而电子束直写技术通过软件定义的图案化架构，使得设计变更可以实时反映在制造过程中，为快速迭代的AI芯片开发提供了理想的平台。

Multibeam公司的多列电子束光刻系统同样体现了这一趋势。该公司声称其系统的吞吐量比传统电子束光刻高出100倍以上，已成为市场上生产率最高的高分辨率无掩模光刻系统。SkyWater Technology作为首个客户的订购，标志着这项技术开始从实验室走向商业化应用。

ASML的电子束计量与检测产品（图源：截取自ASML官网）

从技术参数来看，这些新一代电子束系统在保持高精度的同时，显著提升了生产效率。SecureFoundry的系统支持22纳米至65纳米工艺节点，能够处理100毫米至300毫米基板。Multibeam的系统则提供150毫米、200毫米和300毫米三种配置，满足不同规模客户的需求。

资本市场的信心重建

投资界对多束电子束技术的态度转变，从侧面反映了市场对这项技术商业化前景的重新评估。Multibeam在2025年7月完成的3100万美元B轮融资中，Onto Innovation、Lam Capital、联华电子资本和联发科技资本等行业重要玩家的参与，展现了供应链上下游对这项技术的认可。

Onto Innovation首席执行官Michael Plisinski在投资声明中指出，对于1微米以下互连的封装，电子束直写光刻技术具有巨大潜力，可在成本可控的情况下实现更高密度的芯片互连。这一表态反映了行业对电子束技术在先进封装领域应用前景的看好。

Lam Research的投资更是具有战略意义。作为半导体设备制造商，Lam Research对技术趋势有着敏锐的嗅觉。该公司企业战略与先进封装高级副总裁Audrey Charles表示，异构芯片互连对于实现更低功耗、更高性能的AI芯片至关重要，而Multibeam的电子束光刻系统能为新兴Chiplet应用提供前所未有的图案化灵活性。

Multibeam的MEBL系统（图源：Multibeam）

这种投资热情的背后，是对传统光刻技术在某些应用场景下局限性的认识。EUV光刻机虽然在大规模量产方面具有优势，但其高昂成本和复杂的维护要求，使得小批量、高定制化的芯片生产变得不经济。电子束直写技术填补了这一市场空白。

产业生态系统的逐步完善

电子束直写技术的商业化不仅依赖于设备本身的技术突破，更需要完整产业生态系统的支持。Synopsys等EDA工具厂商开始与电子束系统厂商合作，开发专门的数据准备和版图处理软件。这种合作表明，电子束直写技术正在获得更广泛的产业链支持。

从应用角度看，电子束直写技术在AI芯片领域的优势日益明显。AI芯片的设计周期相对较短，需要快速验证不同的架构方案。传统光刻工艺的长周期和高成本，难以满足这种快速迭代的需求。而电子束直写技术的灵活性和快速响应能力，恰好契合了AI芯片开发的特点。

先进封装技术的发展也为电子束直写创造了新的应用场景。随着Chiplet架构的兴起,芯片之间的互连密度不断提升，对光刻精度和灵活性提出了更高要求。电子束技术在处理复杂几何形状和高密度图案方面的优势，使其成为先进封装的理想选择。

值得注意的是，这些公司都强调了技术的"本土化"特性。SecureFoundry明确表示其系统专为科研院所、防务承包商与商业伙伴提供"灵活的本土化解决方案"。在当前地缘政治环境下，这种定位具有重要的战略意义。

回顾历史，电子束直写技术曾多次被寄予厚望，却又屡次受挫。从IBM最初的概念提出，到Mapper Lithography的破产，再到ASML的技术转向，这项技术经历了数十年的起伏。然而，AI时代的到来为其提供了新的发展机遇。与以往不同的是，当前的电子束直写技术不再试图完全取代光学光刻，而是寻求在特定应用领域发挥补充作用。

展望未来，多束电子束直写技术能否真正实现商业化成功，仍需要时间验证。但从目前的发展趋势看，这项技术已经找到了明确的市场定位和应用场景。在AI芯片快速发展的推动下，电子束直写光刻有望成为半导体制造技术组合中的重要一员。