拍瓦级大孔径铥激光器：开启半导体制造新纪元的关键技术

尽管当前的光刻机技术已经能够支持2纳米芯片的生产，科学家们并未停止探索的脚步，他们正在寻找进一步提升光刻机性能的方法。一个潜在的重大进展出现在激光器技术领域，这可能成为下一代光刻技术的关键。

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究团队正在开发一款拍瓦级的大孔径铥(BAT)激光器，这款激光器有望将极紫外光刻(EUV)光源的效率提升十倍之多。这一突破性技术可能会替代现有的二氧化碳激光器，成为未来半导体制造中不可或缺的一部分。LLNL是美国能源部下属的一个重要研究机构，自1952年成立以来，在激光、光学和等离子体物理学等领域进行了深入研究，为现代半导体制造业的发展提供了坚实的基础。

新型BAT激光器的核心优势在于其采用掺铥元素的氟化钇锂作为增益介质，这种材料可以显著增强激光束的功率与强度。LLNL的等离子体物理学家杰克逊·威廉姆斯透露，实验室将建立首台高功率、高重复率的约2微米波长激光器，这不仅对半导体行业意义重大，还将推动高能量密度物理及惯性聚变能领域的进步。

随着半导体产业不断追求更小、更强的处理器，EUV光刻技术成为了近年来的主流。然而，LLNL的新研究表明，BAT激光器的工作波长可实现更高的等离子体到EUV转换效率，并且相比气体基的二氧化碳激光装置，它所提供的二极管泵浦固态技术具备更好的电气效率和热管理能力。这意味着，如果将BAT技术应用于半导体生产，有望大幅降低能耗。根据市场调研机构TechInsights的数据，到2030年，全球半导体晶圆厂每年的电力消耗预计将高达54,000吉瓦时，几乎相当于整个新加坡或希腊一年的用电量。因此，研发更节能的光刻系统对于应对未来的能源挑战至关重要。