中国EUV技术实现突破，半导体竞赛格局生变

随着计算技术的进步，越来越多的先进芯片应运而生。最新一代 3 纳米和 2 纳米制程芯片的尺寸极小，传统光源波长已无法在如此精细的尺度上实现可靠的图形光刻。这一挑战并非新题 —— 半导体行业长期以来一直使用深紫外光刻（DUV）技术在硅片上进行光刻加工。但要实现最先进芯片设计的纳米级精度，就需要波长更短的光源。这种光源及对应的光刻技术被称为极紫外光刻（EUV）。

中国 EUV 原型机提前问世

图注：更短、更精准、更纤薄：技术的巨大飞跃，蔡司（ZEISS）数据显示，EUV 技术制造的结构精度达 13.5 纳米，比人类发丝精细 5000 倍。

（电磁波谱参考：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线、伽马射线，波长范围从 10 米到 0.00001 纳米）

此前，EUV 技术一直由荷兰阿斯麦（ASML）公司垄断，该公司是全球唯一的 EUV 光刻机制造商。早在 2019 年，台积电就利用基于第一代EUV设备实现7纳米芯片的量产，并向市场交付了大批量客户产品。

掌控EUV设备的获取渠道是美国制裁中国半导体产业的核心手段。早在 2018 年，美国就开始向荷兰施压，阻止阿斯麦向中国大陆出售EUV光刻机、相关零部件及维修服务。其初衷是通过限制中国获得 EUV 技术，减缓中国先进芯片的制造能力，同时结合对先进 AI 加速器的出口限制，帮助美国在 AI 竞赛中保持优势。

然而，事实证明，压力反而加速了中国追求半导体自主化的进程。据路透社报道，中国已成功研制出EUV光刻机原型机。若研发进展顺利，最快可能在 2028 年开始量产芯片，并逐步提升产能。这一突破不仅会让西方限制中国获取先进制造技术的努力变得复杂，还可能对以西方为中心的半导体供应链构成长期威胁 —— 这一时间点比许多看好中国的分析师预期提前了数年。

“今年4月，阿斯麦首席执行官克里斯托夫・富凯（Christophe Fouquet）曾表示，中国需要‘很多很多年’才能研发出此类技术。”但路透社首次报道的这台原型机的存在表明，中国实现半导体自主化的时间可能比分析师预期的要早好几年。”

中国出人意料的 EUV 技术突破，挑战了阿斯麦的垄断地位，削弱了西方的制裁战略，并标志着全球半导体权力格局将发生长期转变。

EUV光刻技术的工作原理

EUV 技术之所以独特，且多年来被阿斯麦垄断，是因为它并非单一技术，而是将多项超精密工程成果整合为一体的复杂系统。

第一部分是功率约 30 千瓦的超强二氧化碳激光器，这是全球最强大的脉冲工业激光器之一。阿斯麦光刻机中的此类激光器由德国通快（Trumpf）公司生产。但产生 EUV 光的并非激光器本身，而是能量来源。为生成 EUV 光，系统需将微小的熔融锡滴加热至等离子体状态 —— 阿斯麦光刻机每秒约发射50000个锡滴。

等离子体必须被加热到极高温度（通常接近 22 万摄氏度），这一温度远超太阳表面，这挑战着人类工程技术的极限。整个过程还必须在近乎完美的真空环境中进行，因为空气（及大多数物质）会吸收 EUV 光。

图注：EUV 光源工作原理：液滴发生器、反应容器、收集器、扫描仪、二氧化碳激光系统等组件协同工作，涉及功率放大器、种子单元等子系统 

不仅如此，EUV光还需要以惊人的精度进行引导、塑形和聚焦，才能在硅片上刻蚀出尖端图形 —— 先进制程的晶体管密度通常接近每平方毫米 1 亿个晶体管。

这些曲面反射镜由德国光学巨头蔡司研发，其制造和校准精度需达到原子级别。“若将此类 EUV 反射镜放大到德国国土大小，其最大凸起（相当于德国最高峰楚格峰的高度）仅为 0.1 毫米。”

这种精度之高，可用生动的类比来描述：例如，若用 EUV 反射镜向月球发射光束，理论上能精准击中月球表面一个乒乓球大小的物体。这些光学元件还覆盖着多层膜 —— 通常是硅和钼等材料的交替层，每层厚度仅为几个原子。“这里最多叠加 100 层膜。单层膜仅能反射约 1% 的光线，损耗过大。多层结构最终可使光线利用率达到 70% 左右。”

最后，硅片本身的移动和对准也需达到极高精度。传感器持续测量定位，晶圆台需在抵抗热变形和高速运动振动的同时，保持定位准确性。

综合以上所有步骤（上述解释仍为简化版），不难理解复制 EUV 技术为何如此困难：它不仅需要复刻设计，还需构建一个涵盖材料、计量、控制、光学、真空系统和超洁净制造的庞大生态系统，并将其整合到一台设备中。

为何 EUV 技术难以复制

中国的 EUV “曼哈顿计划”：半导体全面动员

考虑到先进芯片对人工智能、高端机器人和军事技术竞争的关键作用，美国人将中国本土 EUV 研发比作 “曼哈顿计划” 并非夸张 —— 这反映了该项目的规模和紧迫性。

首先，大量公共和私人资本已投入到更广泛的半导体产业中。据报道，2025 年初已动员至少 370 亿欧元资金，此外还通过大学研究、工业设施建设、关键供应商补贴、定向采购以及政府对未来芯片的需求保障等渠道投入更多资源。

这一突破或许并非完全出人意料：某企业早在2022年12月就申请了一项与 EUV 相关的专利。与此同时，另一家中国企业据称已利用老旧 DUV 设备生产出超过DUV极限工艺水平的芯片，这表明在工具受限的情况下，中国企业 “另辟蹊径” 的强烈动机。中国还探索了另一种技术路径：通过粒子加速器（同步辐射光源）产生 EUV 光。这一方向早在 2023 年就有讨论，相关研究可追溯至 2022 年的一篇科学论文。

这些努力都表明，中国机构和企业高度重视EUV技术的自主掌握 —— 或在没有 EUV 的情况下构建具有竞争力的替代方案。

“半导体团队的员工通常在工作周内驻厂住宿，不得回家；处理敏感任务的团队还受到手机使用限制。”

人才获取如何加速中国 EUV 项目

另一条更隐秘的 EUV 技术突破路径，据称聚焦于获取推动 EUV 技术诞生的核心人才和经验。曾在国外相关公司工作后退休的顶尖工程师成为重点招募对象。有报道称，早在 2020 年，阿斯麦的现任员工就已被接触。“据一位了解招募情况的人士透露，一名从阿斯麦招募的资深华裔工程师惊讶地发现，他丰厚的签约奖金配套的是一张假名身份证。进入项目后，他认出了其他以化名工作的前阿斯麦同事，并被要求在工作中使用他们的假名以保密。”

这些招募活动据称是中国吸引顶尖人才归国的广泛努力的一部分 —— 多年前就开始向海外半导体专家提供签约奖金和补贴，并尽力为这些受聘专家提供便利。许多此类工程师具有中国国籍或华裔背景，这也可能让招募工作更为顺利。

总体而言，声称中国 “仅靠窃取技术” 的说法，往往过于武断的评价着中国倾力投入的快速研发进程和工程生态系统，即使是采用逆向工程思维去研制相关设备，但从底层技术开始，中国已经拥有足够完善的公开论文体系证明在开发过程中的每个环节都具有公开技术专利支撑。

不过，固执又高傲的阿斯麦公司表示：“虽然阿斯麦无法控制或限制前员工的就业去向，但所有员工都受合同中保密条款的约束。” 该公司还称，“已针对商业机密窃取行为成功采取法律行动。”

中国首台 EUV 光刻原型机的内部情况

根据路透社的文章报道，通过招募前阿斯麦员工、反向工程 EUV 零部件以及自主研发国产替代方案，中国研制出的这台原型机，规模明显大于阿斯麦常规的 180 吨、校车大小的 EUV 系统 —— 据称占据了整个工厂楼层。

这可能表明，该原型机要么功耗更高、结构不够紧凑、效率较低，要么仍处于优化初期阶段，尚未达到阿斯麦量产机型的水平。

来自老旧阿斯麦设备的回收零部件，以及阿斯麦供应商零部件的二手市场，可能在国产制造能力提升或质量改善的过程中，为组装可运行的原型机提供了帮助。

一个关键的缺失组件（且极难复制到同等性能水平）可能是蔡司光学系统。据称，这也是该原型机目前无法达到理想芯片生产水平的原因之一。

高数值孔径（High-NA）EUV：芯片军备竞赛的下一个前沿

如果说阿斯麦花了数十年时间研发 EUV 技术，那么中国原型机的出现表明，至少在基础系统演示层面，追赶速度可能远超许多人的预期，阿斯麦的技术护城河可能并没有他们自己描述的那么牢固。这迫使西方半导体领导者加大力度推进下一代技术：高数值孔径（High-NA）EUV。

英特尔等公司已在测试高数值孔径 EUV 技术，三星和台积电也进行了相关评估。英特尔公开表示计划在 2028 年左右实现量产，而台积电和三星则更为谨慎，计划将高数值孔径 EUV 用于未来小于 2 纳米的制程，而非仓促投入大规模部署。

图注：“光学系统捕捉光线的角度越大，呈现的细节就越精细。这意味着 EUV 光学系统将变得越来越大。”—— 蔡司关于高数值孔径 EUV 的描述

高数值孔径系统使用更大的光学元件，这可能通过其光学合作伙伴蔡司，为阿斯麦提供持久的技术优势。（蔡司数据：高数值孔径 EUV 技术的关键参数）

• 与约 1200 家网络合作伙伴协作

• 拥有超过 2000 项专利（蔡司及合作伙伴）

• 超过 2000 名员工参与技术实施和研发

• 研发投入超过 3000 万工时

• 历经 30 年研发历程

• 相比传统 EUV 光刻，可实现晶体管密度提升 3 倍

高数值孔径 EUV 光刻的反射镜尺寸约为现有 EUV 反射镜的两倍，重量则达到十倍 —— 这使得整个系统体积更大、重量更重、结构更复杂。“高数值孔径 EUV 光刻投影光学系统包含 40000 多个零部件，总重约 12 吨，以确保高精度聚焦 —— 其体积和重量是现有 EUV 光刻系统的 7 倍。”阿斯麦的描述看上去很酷。

中国EUV对半导体产业意味着什么？

短期来看，这一突破可能不会带来太大变化。中国的 EUV 设备目前仅为原型机，在一切都是迷的基础上，很难猜测其依赖阿斯麦翻新 / 回收零部件的比例，而纯国产组件的占比尚不明确。

但很难断言中国不会成功。凭借足够的专业人才、资金投入和时间积累，没有明确理由表明中国机构最终无法复制 EUV 的大部分核心能力 —— 尤其是随着相关组件、材料和计量等生态系统的逐步成熟。

对于 “中国无法替代特定组件（如蔡司反射镜）” 的质疑，也应谨慎对待。此前类似分析曾认为中国落后 15 年以上，但如今原型机已正式曝光。

长期来看（5-10 年），中国可能构建起平行的半导体供应链，不仅在晶圆制造层面实现自主，还将覆盖设备制造领域。

初期，国内先进产能可能优先满足内需，这将减少西方先进芯片、制造工具及配套组件对中国的出口额。久而久之，这可能会对西方半导体设备制造商和供应商的营收及利润率构成压力，降低其此前的研发再投资能力。

对阿斯麦等设备制造商乃至晶圆代工厂而言，更值得担忧的是，中国产先进芯片最终可能进入国际市场参与直接竞争，尤其是在不断扩大的金砖国家（BRICS）和上海合作组织（SCO）商业网络中。

尽管阿斯麦和台积电短期内仍将保持主导地位，但中国在 EUV 领域的进展已带来长期竞争压力，可能重塑设备、晶圆制造和芯片市场的格局。

结论

中国 EUV 原型机的问世比许多人预期的早了数年，这是一个真正的里程碑。它表明，在西方长期占据结构性优势的领域，出口管制和制裁不太可能永久限制其技术发展能力。

乐观来看，限制措施可能仅能延缓进展；悲观来看，这些措施反而会通过创造一个拥有14亿人口、获得国家强力支持且具备工业产能的受保护国内市场，加速中国的技术突破。

这并不意味着中国将立即利用国产 EUV 设备量产先进芯片，但它表明，实现这一目标的路径现在更加清晰 —— 且可能比此前预期的更快。

总体而言，这一突破印证了中国正逐步成为科技强国，而非仅仅是全球最大的制造基地。部分分析指出，中国目前在多个先进科学领域处于领先地位，这挑战了 “技术进步仅靠模仿” 的简单叙事 —— 尽管商业机密纠纷和知识产权冲突仍是这场竞争的真实写照。

虽然中国的突破改变了长期格局，但寻求半导体领域即时主导权的投资者，目前仍需关注当前的市场领导者。