EUV litogrāfijas mašīnām ir izšķirošs aprīkojums mūsdienu mikroshēmu ražošanā, un viena no to galvenajām apakšsistēmām ir lāzera plazmas (LPP) EUV gaismas avots. Iepriekš šī avota globālais tirgus galvenokārt balstījās uz CO2 lāzeriem, ko ražo ASV uzņēmums Cymer. Šie lāzeri aizrauj SN plazmas ar enerģijas pārveidošanas efektivitāti (CE), kas pārsniedz 5%, un kalpo kā ASML litogrāfijas mašīnu braukšanas gaismas avots. ASML šobrīd ir vienīgais litogrāfijas mašīnu ražotājs pasaulē, kas spēj izmantot EUV gaismas avotus, saglabājot 100% tirgus daļu šajā jomā. Tomēr, ņemot vērā ASV Tirdzniecības departamenta eksporta kontroli, ASML un citiem mikroshēmu uzņēmumiem ir aizliegts pārdot vismodernākos EUV litogrāfijas modeļus uz Ķīnu kopš 2019. gada, nopietni kavējot Ķīnas mikroshēmu nozares attīstību.
Bet ķīniešu pētnieki netika atklāti. Pēc vairāku gadu smaga darba Lin Nan komanda aizsāka jaunu pieeju, CO2 lāzeru vietā kā braukšanas gaismas avotu, CO2 lāzeru vietā izmantojot cietvielu pulsētus lāzerus. Pašlaik komandas 1 µm cietvielu lāzers ir sasniedzis maksimālo pārveidošanas efektivitāti-3,42%. Lai arī tas vēl nepārsniedz 4%, tas pārspēj pētījumu komandu sniegumu Nīderlandē un Šveicē un ir puse no komerciālo gaismas avotu 5,5% konvertēšanas efektivitātes. Pētnieki lēš, ka gaismas avota eksperimentālās platformas teorētiskā maksimālā pārveidošanas efektivitāte varētu tuvināties 6%, ar turpmāku uzlabošanos nākotnē. Attiecīgie pētījumu rezultāti nesen tika publicēti, ņemot vērā žurnāla China Laser 2025. gada numura vāku, 6. izdevums (marta beigas).
Atbilstošais šī darba autors Lins Nans sniedz lielu atbalstu šim sasniegumam ar savu pētījumu pieredzi un kompetenci. Pašlaik viņš ir Šanhajas Optikas un precizitātes mehānikas institūta, Ķīnas Zinātņu akadēmijas, nacionālās aizjūras augsta līmeņa talantu pētnieks un doktorants, Nacionālais ārzemju augsta līmeņa talants, Ultra intensīvas lāzera zinātnes un tehnoloģijas galvenā direktora vietnieka vietnieks, Precizion Optical Inženierzinātņu loceklis un Ķīnas integrētās circuit filiāles locekļa un Ķīnas komitejas, kas atrodas Ķīnas, Ķīnas, Ķīnas sabiedrības, kas ir Ķīnas sabiedrības, galvenā integrētās sabiedrības tehnikas tehnikas un Ķīnas komitejas locekļa. Lina Nan iepriekš strādāja par pētniecisko zinātnieku un pēc tam par Gaismas avotu tehnoloģijas vadītāju ASML R&D nodaļā Nīderlandē. Viņam ir vairāk nekā desmit gadu pieredze liela mēroga integrētu shēmu ražošanas un mērīšanas aprīkojuma pētniecībā, inženierzinātņu izstrādē un pārvaldībā. Viņš ir pieteicies un viņam ir piešķīris vairāk nekā 110 starptautisku patentu Amerikas Savienotajās Valstīs, Japānā, Dienvidkorejā un citās valstīs, no kurām daudzas ir komercializētas un iekļautas jaunākajās litogrāfijas mašīnās un metroloģijas aprīkojumā. Viņš absolvēja Lundas universitāti Zviedrijā, kur studēja zem 2023. gada Nobela prēmijas ieguvēja fizikā Anne L'Huillier. Viņš arī ieguva kopīgu doktora grādu Parīzē-Saklay universitātē un Francijas atomenerģijas aģentūrā un veica pēcdoktorantūras pētījumus Eth Cīrihē Šveicē.
Šā gada februārī Lin Nan komanda publicēja vāka dokumentu žurnāla "Progress in lāzeros un optoelektronikā" trešajā numurā, ierosinot platjoslas ekstrēmu ultravioleto gaismas efektīvo ģenerēšanas shēmu, kuras pamatā ir telpiski ierobežoti lāzera alvas plazma, kuru var izmantot augstas caurlaidības mērījumiem, kas saistīti ar mezstu semikonduktiem. Shēma sasniedza konvertācijas efektivitāti līdz 52,5%, kas ir visaugstākā konversijas efektivitāte, kas līdz šim ziņota ārkārtējā ultravioletā joslā. Salīdzinot ar pašreiz komerciālo augstas pakāpes harmonisko gaismas avotu, pārveidošanas efektivitāti uzlabo apmēram 6 lieluma secības, nodrošinot lielāku jaunu tehnisko atbalstu vietējai litogrāfijas mērījumu līmenim.
Līnijas Nanas komandas izstrādātā cietā stāvokļa uz lāzeru balstīta platforma ir atšķirīga no CO2 vadītās tehnoloģijas, ko izmanto ASML rūpnieciskajā litogrāfijas aprīkojumā. Rakstā teikts: "Pat ar konvertācijas efektivitāti tikai 3%, cietā stāvokļa lāzera vadītie LPP-EUV avoti var nodrošināt vata līmeņa jaudu, padarot tos piemērotus EUV iedarbības pārbaudei un maskas pārbaudei." Turpretī komerciālie CO2 lāzeri, lai arī lieljaudas, ir apjomīgi, tiem ir zema elektrooptiskā pārveidošanas efektivitāte (mazāk nekā 5%), un tām ir augstas darbības un enerģijas izmaksas. No otras puses, cietā stāvokļa impulsa lāzeri pēdējās desmitgades laikā ir guvuši strauji progresu, šobrīd sasniedzot kilovatlīmes jaudas jaudu, un paredzams, ka nākotnē to sasniegs vairāk nekā 10 reizes.
Lai arī pētījumi par cietvielu lāzera virzītiem EUV avotiem plazmas avotiem joprojām ir agrīnā eksperimentālajā stadijā un vēl nav sasnieguši pilnīgu komercializāciju, Lin Nan komandas pētījumu rezultāti ir devuši svarīgu tehnisko atbalstu cietvielu, kas balstīta uz lāzeru balstītu plazmas EUV litogrāfijas avotiem un mērīšanas avotiem, kā arī tā galveno komponentu un tās galveno nozīmi.
Investoru konferences zvana laikā šomēnes ASML CFO Rodžers Dassens paziņoja, ka viņš ir informēts par Ķīnas progresu litogrāfijas aizstāšanas tehnoloģijā, un atzina, ka Ķīnai ir potenciāls radīt EUV gaismas avotus. Tomēr viņš joprojām uzskatīja, ka, lai ražotu progresīvu EUV litogrāfijas aprīkojumu, Ķīnai būs nepieciešami daudzi gadi. Tomēr ķīniešu pētnieku nepārtrauktie centieni un nepārtrauktie sasniegumi pakāpeniski pārkāpj šo cerību. 2024. gadā ASML sasniedza neto pārdošanas apjomus 28,263 miljardu euro apmērā, kas ir par 2,55%pieaugumu par 2,55%, nosakot jaunu rekordu. Ķīna kļuva par lielāko tirgu ar pārdošanas apjomiem 10,195 miljardi euro, kas veido 36,1% no globālajiem ieņēmumiem. Pat pašreizējo pusvadītāju eksporta kontroles un tarifu kontekstā ASML sagaida, ka pārdošanas apjomi Ķīnā veido nedaudz vairāk nekā 25% no kopējiem ieņēmumiem 2025. gadā. Ķīnas mikroshēmu nozares pieaugums ir neapturams.
