誰說「光刻機」非得長那樣？
昨天翻到了一篇論文，名字叫做《穩態微聚束加速器光源》。
2022年發表在了《科學時報》上，語言簡潔流暢，從原理到實現方法講得都很清楚，看完這篇論文，再來想所謂的「光刻機」，就會覺得合情合理，意料之外，又是情理之中。
誰說光刻機就一定要走荷蘭那條路的？誰說光刻機就一定要長成個「工具機」的樣子的？
拋開舊窠臼，剎那天地寬。
從理論上講，某些人的猜測是對的，真正的實現路徑，簡單說就是把光刻機「巨大化」，用一台周長100~150米的環形加速器作為「光源」，然後帶動數台甚至數十台光刻機進行工作，這不是光刻機，這是「光刻車間」、「晶片加工流水線」。
論文中講的——穩態微聚束(steady-state micro-bunching），簡稱「 SSMB」，用它造的光刻機，就叫「SSMB-EUV」光刻機。
這個原理說得樸素一點，就是用高能加速器對電子加速，讓後讓它穿過交替變化的磁場（震盪腔），它會左右震盪，產生高頻率、短波長的電磁波，甚至是可見光，如果把電子加速到接近光速，那麼就會產生更短波長的光，甚至是X光。我們把電子抱成極小的納米級別的「電子團」，讓每一個電子團中的電子震盪發出的電磁波都在同相。讓nm級別的電子團一串一串通過加速器，進入震盪腔，每一團都左右震盪，就能在各個位置得到功率很大的相干光。
首先利用高重頻微波電子槍產生一串電子束，長度百納秒量級；產生的電子束將在一段直線加速腔中被加速到約400 MeV，此時的電子束是脈衝分布的，間隔為加速所用微波的周期(約10 cm)；之後將這些電子束團注入到展束環中對束團進行縱向的拉伸， 使電流分布由梳狀得到展平， 得到在縱向上均勻分布的准連續束團；後將該束團從展束環引出，注入到SSMB主環中進行儲存，在主環中，電子束由於雷射調製器的聚束作用並在量子激發和輻射阻尼平衡下保持微聚束狀態，束長在數十納米量級；該微聚束在輻射段被進一步壓縮到3 nm左右， 實現波長13.5 nm的強相干輻射，從而輸出千瓦量級的EUV光。
首先利用高重頻微波電子槍產生一串電子束，長度百納秒量級；產生的電子束將在一段直線加速腔中被加速到約400 MeV，此時的電子束是脈衝分布的，間隔為加速所用微波的周期(約10 cm)；之後將這些電子束團注入到展束環中對束團進行縱向的拉伸， 使電流分布由梳狀得到展平， 得到在縱向上均勻分布的准連續束團；後將該束團從展束環引出，注入到SSMB主環中進行儲存，在主環中，電子束由於雷射調製器的聚束作用並在量子激發和輻射阻尼平衡下保持微聚束狀態，束長在數十納米量級；該微聚束在輻射段被進一步壓縮到3 nm左右， 實現波長13.5 nm的強相干輻射，從而輸出千瓦量級的EUV光。
目前EUV光源有四種實現模式——LPP、SR、SRF-FEL、以及SSMB。
目前荷蘭最先進的光刻機，使用的就是LPP模式，通過一台功率大於20 kW的CO2氣體雷射器轟擊液態錫形成等離子體，從而產生13.5 nm的EUV光。然後不斷優化，在中間焦點處實現350 W左右的EUV光功率......技術比較成熟，也已經商業化，但它的光功率上限為500 W左右， 基本上走到了頭，難以支撐下一代光刻技術的進一步發展。
SSMB-EUV光源，因為微聚束輻射的強相干特性以及儲存環內電子束的高迴旋頻率特性，所以可提供高平均功率、窄帶寬的相干輻射，波段可覆蓋從太赫茲到軟X射線。
它有很多優點：1、高平均功率，SSMB儲存環支持安裝多條EUV光束線；2、窄帶寬與高準直性；3、高穩定性的連續波輸出；4、輻射清潔；5、可拓展性，SSMB原理上容易往更短波長拓展, 為下一代採用波長6.xnm的Blue-X光刻技術留有可能。
SSMB-EUV可以做成一個大環，上面有很多EUV光源束線，同時讓好幾個光刻機開工。整個「光刻工廠中」，一切設備都圍繞這個光源來設計。
且不說到底可不可行，首先原理是行得通的。
研發光刻機的目的，就是用來造晶片，那麼光刻機又何必非要是荷蘭asml家的那個模樣呢？asml造出的光刻機主要是為了出售給全世界，那麼他們就必須考慮小型化，光刻機的光源也必須小型化......那麼如果我們自己造光刻機，其實並不需要考慮這個問題，如果真的造出了能夠滿足各種製程的「光刻工廠」，那麼就不存在什麼成本問題，成本不但不會變高，反而會大幅降低，「量大管飽」嘛。
如果是真的，那就有意思了。
那就是在說——一個搞核物理的，搞定了光刻機的光源。
不要覺得這是蘇式作風、力大磚飛，實際上這體現了非常了不起的理論功底、創造力和設計能力，真不是一句「簡單粗暴」可以概括的，這才是真正的「創新」，就算從工程效率的角度看，這也不是邪路，而是堂堂正正的正路。
一個行業的固若金湯的壁壘，在另一個行業看來可能只是一層窗戶紙。
前提是，這個國家擁有覆蓋足夠廣泛的學科維度，擁有集中力量辦大事的組織度。
正因為有無死角的科研領域，最完備的全產業鏈體系，最強大的工程師隊伍，才有可能設計、建造出這麼一個「光刻工廠」，同時正因為我們在「自由電子雷射」、「同步輻射」領域是世界領先水平，我們才有可能想到「SSMB-EUV」。
所謂「一力降十會」、「一力破萬法」、「以力證道」，說到底，你也得有「力」才行啊。