美國小型初創公司 Substrate 於10月29日宣佈，已研發出一款新型X射線光刻裝置，能夠與荷蘭ASML最先進的EUV光刻機競爭。這家總部位於舊金山的公司獲得了彼得·泰爾的Founders Fund等機構1億美元投資，估值已超過10億美元。更為雄心勃勃的是，Substrate計畫憑藉這一技術建設美國本土的晶片製造廠，直接挑戰台積電在全球晶片代工領域的主導地位。一、從粒子加速器到X射線光刻Substrate的技術核心是一種新型的X射線光刻系統，它採用粒子加速器來產生短波長的X射線光源。與傳統的光刻技術相比，這種方法在技術路徑上有著根本性的不同。在Substrate的系統中，粒子加速器利用強大的電場加速電子脈衝，使電子速度提高到接近光速。這些高能電子在通過一系列交變磁場時，會以極其明亮、強烈的光的形式釋放能量，形成比太陽亮數十億倍的光束。這些X射線光束隨後被傳輸和整形，直接進入光刻工具，在矽片上刻劃微細的電路圖案。Substrate聲稱，他們的技術已經能夠在300mm晶圓上實現12奈米臨界尺寸和13奈米尖端間距的圖案，這與ASML的High-NA EUV光刻機的解析度相當，對應著業界最先進的2奈米製程工藝。二、成本與性能的雙重突破Substrate的技術最引人注目的優勢在於其大幅降低成本的潛力。該公司聲稱，他們的技術可以將尖端矽片的生產成本從預估的10萬美元降低到“接近1萬美元”，降幅高達90%。這種成本削減主要來自幾個方面：光刻裝置本身的成本遠低於ASML的EUV光刻機，同時新技術摒棄了多重曝光流程，簡化了生產工藝。ASML的EUV光刻機每台售價超過1.5億美元，而High NA EUV型號更是高達近4億美元。相比之下，Substrate的裝置預計將更便宜、更小巧。在性能方面，Substrate的X射線光刻技術承諾實現所有圖層的單次曝光，無需多次曝光流程。對於2奈米及更先進製程，這意味著大幅簡化的生產流程和更高的生產效率。該公司宣稱，其系統展示的全晶圓關鍵尺寸均勻性（CDU）達到0.25奈米，這一指標甚至超過了ASML 3800E掃描器0.7奈米的水平。三、產業化挑戰：從實驗室到工廠的漫漫長路儘管Substrate的宣傳引人注目，但實現其產業化目標面臨著巨大挑戰。半導體製造業以其高資本投入和極端複雜性而聞名，想要顛覆現有格局絕非易事。ASML耗時二十多年、投入超過100億美元才研發出EUV光刻技術。Substrate要在短短幾年內複製這一成就，難度可想而知。技術可行性是Substrate面臨的首要質疑。伯恩斯坦分析師David Dai指出，X射線光刻技術並非全新概念，此前許多嘗試都未能成功將其商業化。由於X射線幾乎會被所有材料強烈吸收，難以製造出像EUV那樣高效的多層膜反射鏡來操控光束。這可能導致X射線光刻不得不採用接近式“直寫光刻”，但在解析度和產能上會帶來新的限制。規模化生產是另一大挑戰。晶片製造是高度工業化的行業，從實驗室技術到量產工具之間存在巨大鴻溝，涉及裝置穩定性、產能爬升、成本控制等諸多挑戰。Substrate的計畫是在2028年開始大規模生產晶片，這一時間表在業內看來可能過於樂觀。此外，Substrate還面臨著生態系統建設的難題。一整套圍繞X射線光刻的配套技術，如掩範本、保護膜等，目前幾乎都是空白，需要從零開始建構。而且，Substrate的裝置與現有晶片生產裝置不相容，這意味著他們必須重新建構整個供應鏈。因此，如果Substrate XRL技術得到驗證，它將在晶片製造和晶圓成本方面實現光刻性能的革命性提升。但Substrate需要克服晶片製造領域幾乎所有的核心技術難題。而這一切，都需要在保證成本效益的前提下實現。但對於一個已經被少數巨頭壟斷數十年的行業來說，有新的挑戰者帶來不同的技術思路，總歸是令人振奮的；然而想要徹底顛覆確實不僅需要技術、實力，同時也需要一點運氣，距離真正量產還有漫長道路。另外，中國在這個領域也有多項類似的探索。雖然目前還沒有運行中的國產ArFi DUV光刻機，但未來幾年應該能夠實現。我們已經在通過多個不同的團隊，包括使用先進的自由電子雷射器、粒子加速器、同步加速器（類似Substrate），開展極紫外（EUV）、高數值孔徑極紫外（High-NA EUV）和X射線雷射（XRL）技術的研究。未來，光刻機格局將如何發展？ASML會被顛覆嗎？ (飆叔科技洞察)

在全球追逐更先進製程的晶片製造競賽中，一場可能顛覆現有技術路徑的變革正在萌芽。美國新創公司Substrate Pharma出人意料地宣佈，其開發的一種基於粒子加速器的新型X射線光刻技術，可望以極低成本實現2奈米級晶片的製造。該技術若最終驗證成功，將對目前由阿斯麥（ASML）極紫外線（EUV）光刻機主導的高階晶片製造格局構成巨大挑戰。目前，ASML的EUV光刻機是生產7奈米及更先進晶片不可或缺的核心裝置，其單台售價超過1.5億美元，且研發與製造技術壁壘極高，構成了全球半導體產業的金字塔尖。 Substrate公司提出的新方案，核心在於採用了一種名為「自由電子雷射」的技術。透過一台緊湊型的粒子加速器產生的高功率、高純度X射線作為光源，該技術能夠直接繞過EUV技術中諸多複雜的物理與工程難題。據該公司介紹，這一X射線光刻系統的潛在造價可能僅為現有EUV系統的十分之一。更關鍵的是，X射線擁有比極紫外光更短的波長，這意味著其具備更高的理論解析度，能夠直接用於描繪2奈米甚至更先進工藝的晶體管結構，且無需EUV技術中使用的多重圖案化等複雜工藝，從而大大簡化了製造流程並降低了成本。然而，這項顛覆性技術目前仍處於早期研發階段，面臨從實驗室走向商業化生產的巨大挑戰。業內專家在表示關注的同時也持審慎態度，指出如何製備與之匹配的X射線光刻膠、如何保證大規模生產中的穩定性和良率，以及如何建構完整的生態供應鏈，都是其必須跨越的障礙。儘管前路漫漫，但此項技術的出現，為全球半導體產業提供了一個全新的想像空間。它不僅可能降低先進晶片製造的門檻，更有可能重塑未來晶片技術的研發方向。在全球範圍內對晶片供應鏈安全與自主可控日益重視的背景下，任何可能打破現有壟斷格局的新技術都值得密切關注。 Substrate公司的探索，無疑為這場關乎未來的科技競爭增添了新的變數。 （晶片產業）

美國小型初創公司Substrate表示，該公司已開發出一種晶片製造裝置，其性能足以媲美目前最先進的光刻機裝置。Substrate CEO James Proud表示，這款工具是該公司雄心勃勃的計畫的第一步，該計畫旨在建立美國晶片代工製造業務，與台積電在最先進的人工智慧（AI）晶片製造領域展開競爭。James Proud希望通過以遠低於競爭對手的價格生產所需工具來大幅降低晶片製造成本。James Proud表示：“我們的首要目標是能夠在美國以最低的價格大批次生產出最好的晶圓。”他表示，業內許多人認為這不可能實現，“但我認為歷史經驗告訴我們，這種想法是錯誤的。”Substrate希望在美國建立一家代工廠，生產定製半導體。James Proud表示，根據目前計畫，其裝置可能在未來“幾年”內在美國的一家晶片製造廠（或稱晶圓廠）投入生產。如果該公司成功，將對美國的經濟和國家安全產生深遠影響。美國總統唐納德·川普已將晶片製造業務回歸美國作為其計畫的關鍵組成部分，美國政府最近收購英特爾的股份。英特爾曾是領先的晶片製造商，但近年來在製造技術方面難以跟上台積電的步伐。Substrate公司表示，已吸引包括中央情報局支援的非營利機構In-Q-Tel、General Catalyst、Allen & Co、Long Journey Ventures和Valor Equity Partners在內的多家投資機構，融資1億美元，估值超過10億美元。然而，Substrate公司所追求的目標十分艱巨。光刻技術是一項即使是大型公司也難以企及的工程壯舉，它需要極高的精度。ASML是全球唯一一家能夠大規模生產複雜工具的公司，這些工具利用極紫外（EUV）光刻技術，以極高的吞吐量在矽晶圓上生成圖案。Substrate旨在對EUV光刻方法進行改進。儘管這家初創公司出於競爭原因不願透露細節，但該公司裝置使用粒子加速器從波長較短的X射線中產生光源。這種方法可以產生更窄的光束。Substrate聲稱其裝置能夠列印12nm尺寸圖案，與High NA EUV裝置相當。這意味著這家初創公司的裝置能夠與目前最先進的生產線相媲美。Substrate表示，它不使用任何外部生產的光刻工具或智慧財產權，並且“已經建立了與任何其他半導體公司沒有重疊的差異化技術”。而目前全球頂級High NA EUV光刻機單價超過4億美元。該公司稱，已在美國國家實驗室和其位於舊金山的工廠進行了演示。該公司提供了高解析度圖像，展示了Substrate裝置的性能。大幅降低製造成本“這對美國來說是一個憑藉本土公司重奪市場份額的機會，”橡樹嶺國家實驗室主任、高能X射線束專家Stephen Streiffer表示，“這是一項具有國家重要意義的工作，他們知道自己在做什麼。”SemiAnalysis分析師Jeff Koch表示，如果Substrate成功實現大幅降低晶片製造成本的計畫，很可能會產生連鎖效應，就像SpaceX降低火箭發射成本的努力推動太空旅行的發展一樣。但Substrate公司工程師和高管距離實現目標還有很長的路要走。Jeff Koch說：“他們堅信，在自主研發晶片工藝的過程中，首先要解決的是光刻技術問題。最終，這將取代台積電等巨頭。”開發一種能夠與台積電相媲美的先進晶片製造工藝需要數十億美元，即使是英特爾和三星等公司也一直在努力完善這項技術。如今，晶片工廠的建設成本超過150億美元，而且需要專門的技術進行建設和營運。James Proud表示，該公司尚未直接獲得政府資助，但包括美國商務部部長盧特尼克等在內的美國官員一直對Substrate的工作很感興趣。James Proud和Substrate的投資者組建了約50人的團隊，由來自學術界和半導體領域的頂尖人才組成。其中包括20世紀80年代初在勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、勞倫斯伯克利國家實驗室和桑迪亞國家實驗室等國家實驗室從事EUV技術開發的研究人員和顧問。Substrate成立於2022年，但James Proud在此之前就已經開始著手構思。該公司的名稱指的是支撐電晶體和積體電路的薄矽基——這對現代電子產品的性能和效率至關重要。伯恩斯坦分析師David Dai在一份報告中表示，Substrate此前曾嘗試過X射線技術，但收效甚微。此外，他還表示，該公司缺乏行業支援。“如果初創公司真的相信自己的技術，我們認為唯一可行的方法就是圍繞它建構生態系統，並讓整個行業共同努力。”David Dai說道，“然而，它選擇了與ASML和台積電競爭，這扼殺了任何建立生態系統來支援這項技術的可能性。” (半導體材料與工藝裝置)

一家名為Substrate的美國半導體初創公司今日宣佈，已成功開發出一款新型晶片製造裝置，聲稱其技術可媲美甚至挑戰荷蘭巨頭ASML的最先進光刻系統。這一突破性進展若得以實現，將有望重塑全球晶片製造格局，並為美國重奪半導體產業領導權提供關鍵助力。技術突破：X射線光刻對標ASML極紫外光刻Substrate公司表示，其裝置採用基於粒子加速器的X射線光源進行光刻，能夠實現12奈米等級的電路圖案印刷，與ASML最新一代“高數值孔徑極紫外光刻機”的性能相當。目前，ASML的極紫外光刻裝置是全球唯一能夠大規模生產最先進晶片的工具，單台售價超過4億美元。該公司聲稱，其X射線光刻技術不僅解析度高，且裝置成本更低、體積更小，並已在美國國家實驗室及其實驗室完成技術演示，提供了高解析度圖像作為證明。不過，其具體技術細節尚未公開，相關聲明也暫未得到第三方獨立驗證。雄心壯志：打造美國本土晶片製造產業鏈Substrate的最終目標並非僅停留在裝置製造層面。公司創始人兼首席執行官詹姆斯·普勞德在接受採訪時透露，他們計畫在美國建立自己的晶片代工廠，直接與台積電競爭，生產最先進的人工智慧晶片。“我們的首要目標是能夠在美國以最低成本、大規模生產最優質的晶圓，”普勞德表示。他希望通過大幅降低晶片製造成本，打破目前由ASML和台積電主導的“雙壟斷”局面。融資與背景：估值超10億美元，獲多方資本支援為實現這一宏偉藍圖，Substrate已成功籌集1億美元種子輪融資，估值超過10億美元。其投資者陣容強大，包括：彼得·蒂爾的Founders FundGeneral CatalystValor Equity Partners中央情報局支援的非營利機構In-Q-TelAllen & Co 與 Long Journey Ventures 等國家級關注與意識形態驅動Substrate的努力已引起美國政府高層的關注。公司透露，已與美國商務部、能源部等多個政府機構進行會談。普勞德特別提到，商務部長霍華德·拉特尼克“自本屆政府上任之初就參與了相關討論”。出生於英國、現已放棄英國國籍成為美國公民的普勞德強調，公司的使命帶有強烈的意識形態色彩：“美國必須在這一關鍵技術上領先世界，輸給中國等經濟對手將是災難性的錯誤。”前路挑戰：技術、資金與產業生態的高壁壘儘管願景宏大，Substrate面前的道路依然充滿挑戰。ASML的技術是經過數十年、耗資數百億美元才得以完善的；而建立一座先進的晶片工廠如今需要超過150億美元的投資。此外，公司還需建構完整的晶片製造工藝，並與台積電、英特爾、三星等已建立深厚技術積累的巨頭競爭。行業觀察：機遇與風險並存行業分析師指出，若Substrate成功降低晶片製造成本，其影響可能如同SpaceX降低火箭發射成本一樣，引發整個行業的連鎖反應。“這是一個讓美國通過本土公司重新奪回市場的機會，”橡樹嶺國家實驗室主任、高能X射線束專家斯蒂芬·斯特雷弗表示，“這是一項對國家至關重要的努力，他們清楚自己在做什麼。”然而，從實驗室演示到大規模商業化生產，Substrate仍需克服諸多技術與工程難題。這家僅有約50人、成立於2022年的初創公司，正以驚人的野心，試圖撼動全球半導體產業的基石。 (白析洞見)