2026 年 2 月，ASML 在其位于圣迭戈的 EUV 光源实验室宣布，已在客户级运行条件下实现 1000W 持续 EUV 光源功率输出，较当前主流的约 600W 提升约 67%。这一突破被 ASML 定位为其未来十年路线图的关键里程碑，计划于本年代末实现量产部署，并于 2030 年左右为晶圆厂带来约 330 片晶圆每小时的持续产能，较当前水平提升约 50%。本文将深入解析这一技术突破的核心实现路径、必须跨越的工程挑战，以及其对半导体制造业的实际价值。
从 600W 到 1000W 的技术实现路径
ASML 的 EUV 光源采用基于锡液滴的激光等离子体方案，核心原理是将高功率二氧化碳激光器发射的激光脉冲精确轰击以每秒约十万颗速率喷射的锡液滴，使其转化为波长 13.5nm 的极紫外光。要将输出功率从 600W 提升至 1000W，ASML 的工程团队主要从三个维度进行系统性优化。
首先是液滴生成速率的显著提升。当前 NXE 系统的液滴生成频率约为 50kHz，而 1000W 目标要求将这一速率提高至约 100kHz，即每秒钟精确生成并定位近十万颗锡液滴。每颗液滴直径仅 25 至 30 微米，以约 70 米每秒的速度在真空腔体内飞行，必须在亚微米空间精度和皮秒级时间精度下被连续两束激光准确命中。ASML EUV 光源技术专家 Michael Purvis 在接受采访时指出，实现 1000W 的关键并非实验室中的短期峰值演示，而是在客户级运行要求下的持续稳定输出。
其次是双脉冲激光时序的精细优化。ASML 采用预脉冲加主脉冲的复合方案：预脉冲首先将锡液滴冲击成扁平状 “煎饼” 形态以增大激光吸收效率，随后主高功率 CO₂ 激光脉冲在最佳时刻轰击该等离子体以最大化 13.5nm 波长的带内转化效率。当前激光到 EUV 的整体转化效率约为 6% 数量级，这意味着要实现 1000W 的带内 EUV 输出，需要输入约 16.7kW 的激光功率。进入 1000W 时代后，工程师必须在更高激光功率与更优转化效率之间寻找最优平衡点，任何微小的时序抖动或液滴形状偏差都会导致功率显著下降。
第三个维度是光谱纯度与带外辐射控制。在提升总功率的同时，锡等离子体会产生大量带外辐射和高速离子，这些非目标波长的能量会额外加热光学元件并加速镜面老化。ASML 必须在提升带内 EUV 功率与控制带外热负荷之间取得平衡，这要求对等离子体几何形状、磁场约束方案以及多级 debris 缓解系统进行协同优化。
良率与可靠性面临的核心工程挑战
将 EUV 光源功率提升 67% 绝非简单的线性扩展，每一步功率提升都伴随着复杂的物理限制和工程权衡。ASML 及其供应链必须在以下五个关键领域取得突破，才能确保 1000W 不仅是一个技术指标，更是一个可量产、可持续的工程解决方案。
热负载与光学系统稳定性是首要挑战。更高功率的 EUV 光源意味着更多的能量以热的形式沉积在收集镜、遮阳板和真空腔体内壁上。尽管 EUV 光收集器的入射功率仅为数百瓦量级，但等离子体产生的大量带外辐射和热传导使得整体热负荷显著增加。光学元件在持续加热下会发生热形变，导致反射率不均匀和焦点漂移。ASML 必须在光源设计中标入更精密的冷却方案和实时热补偿机制，以确保在长时间运行中光束位置和能量分布的稳定性。
锡 debris 管理与收集镜寿命是决定 1000W 经济可行性的核心因素。锡等离子体产生的大量中性原子、带电离子和锡团簇会高速飞向收集镜并沉积形成污染层。实验数据表明，仅 1.2 纳米厚度的锡层就可能导致收集镜反射率下降约 20%，对应整体系统产能下降约 10%。在 1000W 运行条件下，debris 生成速率显著提升，这意味着收集镜的维护周期可能进一步缩短。ASML 采用磁偏转、氢气缓冲流和机械阻挡等多级 debris 缓解方案，但这些手段本身也会部分阻挡带内 EUV 光的传输，形成防护效率与光源效率之间的取舍。工程师必须在收集镜寿命、清洗频率和系统整体效率之间找到经济最优的运行点。
高频液滴生成的一致性与可靠性构成了另一层技术门槛。当前 50kHz 运行条件下，液滴发生器、激光时序控制和光学对准系统已经面临严峻的稳定性考验。提升至 100kHz 后，任何液滴位置抖动、飞行速度波动或激光时序漂移都会被放大，导致部分液滴未被准确命中或命中时机不佳，进而造成功率波动。ASML 必须进一步强化液滴发生器的机械稳定性和过程控制算法的鲁棒性，确保在高速运行条件下仍能维持低于设定阈值的功率波动。
系统可用性与正常运行时间同样是商业化部署的关键。当前数百瓦功率级别下，ASML 的目标可用性约为 90%，但晶圆厂对高价值 EUV 工具的期望远高于此。1000W 系统的复杂性显著提升 —— 更高功率的激光器、更精细的时序控制、更频繁的 debris 清理需求 —— 这些因素都可能增加系统故障率和非计划停机时间。ASML 必须在系统架构层面进行冗余设计并强化预测性维护能力，确保更高功率能够真正转化为更高的有效产能而非更多的停机损失。
高数值孔径 EUV 的协同设计进一步增加了工程复杂度。ASML 正在推广的 High-NA EUV 工具对光源稳定性的敏感度更高，因为更大数值孔径意味着更严格的光束质量要求。1000W 光源在 High-NA 系统中的表现不仅取决于绝对功率值，还与功率稳定性、光束均匀性和波前质量密切相关。这意味着 1000W 突破的工程化必须与 High-NA 光学系统的特性进行联合优化，而非孤立地解决光源功率问题。
产能提升 50% 的工程落地路径
ASML 明确表示，1000W 光源将在本年代末进入量产部署阶段，晶圆厂将在 2030 年左右体验到约 330 片晶圆每小时的持续产能。值得注意的是，从技术演示到工厂实际产能之间存在明显的落地时间差。ASML 的 roadmap 显示，2026 年的 1000W 演示证明了技术可行性，但要在客户端实现稳定的大批量生产，仍需解决前文所述的各项工程挑战。
从经济性角度分析，50% 的产能提升配合约 33% 的单片芯片成本下降，将显著改善先进制程尤其是 3nm 及以下节点的制造成本结构。对于月产能数万片晶圆的大型先进晶圆厂而言，这意味着在不增加新工具采购的前提下实现约一半的产能增长，或者在维持相同产量的前提下将资本支出降低三分之一。考虑到单台 EUV 工具造价超过 1.5 亿美元，这一经济收益具有重大战略意义。
ASML 的技术路线图并未止步于 1000W。公司光源团队已经规划了清晰的技术演进路径，目标在可见未来实现 1500W，并最终挑战约 2000W 的功率水平。每一次功率提升都将进一步压缩单位芯片的曝光成本，使 EUV 技术在更广泛的制程节点上保持经济竞争力。然而，随着功率数值的增长，前述各项技术挑战将呈非线性趋势加剧，ASML 必须持续投入研发以应对这些日益严峻的物理限制。
工程实践建议
对于关注 EUV 产能演进的专业人士，以下工程参数和监控要点值得关注。光源功率监控应采用实时带内功率计，采样频率不低于 1Hz，控制目标为功率波动控制在 ±1% 以内。收集镜反射率应作为核心预测性维护指标，建议部署在线反射率监测系统并在反射率下降超过 5% 时触发预警。液滴发生器的维护周期应基于实际运行小时数而非固定时间表，结合功率稳定性趋势数据进行动态调整。系统可用性目标应设定为不小于 93%，并建立完善的非计划停机根因分析机制以持续改进可靠性。
综合而言，ASML 此次实现的 1000W EUV 光源突破是半导体制造设备领域的重大技术进展。其技术路径聚焦于液滴生成速率提升、激光时序精细优化和光谱纯度控制，而良率与可靠性的核心挑战集中于热负载管理、锡 debris 控制和高频运行稳定性。在解决上述工程挑战后，2030 年前后实现约 50% 的芯片产能提升目标具备坚实的技术基础。
资料来源：Reuters 2026 年 2 月 24 日报道；ASML 官方技术文档。