中国光刻技术新突破：电子束曝光机“羲之”迈向量子芯片时代

在半导体制造领域，光刻技术的每一次跃进都牵动着全球科技格局的神经。2025年8月，中国在高端光刻设备研发上迎来关键进展——浙江大学余杭量子研究院自主研发的100kV电子束光刻机“羲之”正式进入应用测试阶段。该设备定位精度达到0.6纳米，线宽精度为8纳米，标志着中国在非传统光刻路径上取得实质性突破，为下一代芯片技术发展开辟了全新方向。
长期以来，极紫外光刻（EUV）技术被荷兰阿斯麦公司垄断，成为全球先进制程的核心工具。由于国际出口管制限制，中国无法获得最先进的EUV设备，导致在7纳米及以下制程的量产上面临严峻挑战。中芯国际等企业在推进5纳米工艺过程中遭遇瓶颈，华为麒麟芯片的性能提升也因此受限。在此背景下，中国科研机构加速探索替代性技术路线，电子束光刻（EBL）因其无需掩膜、分辨率高、灵活性强等优势，成为重点攻关方向。
“羲之”光刻机采用高能电子束直接在硅基材料上“逐点书写”电路图案，摆脱了传统光学系统的复杂结构，不仅降低了对精密镜片和光源的依赖，还显著减少了能耗。相较于EUV光刻机庞大的电力消耗，电子束技术在单位晶圆加工中的能耗大幅下降，这对于缓解晶圆厂电力紧张问题具有现实意义。更重要的是，该技术不仅适用于当前硅基芯片的高精度研发，更可广泛应用于量子芯片、光子芯片等前沿领域，为未来计算架构的变革提供底层支撑。
尽管“羲之”在精度上已接近国际主流水平，但其“逐点书写”模式导致生产效率低于EUV系统，尚难以满足大规模量产需求。目前，该设备主要用于科研机构、高校及企业研发部门的原型设计与小批量试制。业内专家指出，提升效率的关键在于多电子束并行技术的研发，这一方向已被列为国家重点攻关项目。与此同时，哈尔滨团队研发的13.5纳米LDP光源已在华为东莞工厂完成测试，有望在今年第三季度启动试产，进一步补强国产EUV技术链条。
值得注意的是，全球半导体行业也在探索多元化的制造路径。日本佳能推出的纳米压印光刻（NIL）技术已成功应用于铠侠的5纳米存储芯片生产，证明非传统光刻方案具备商业化可行性。中国在电子束光刻领域的突破，正是这一趋势下的重要布局。随着上海微电子、西数精机等企业在DUV光刻机、刻蚀设备等环节的持续进步，国产半导体装备正形成多点突破、协同发展的格局。
“羲之”的诞生不仅是技术上的里程碑，更是中国在高端制造领域自主创新能力的体现。它预示着中国正从“跟随者”向“引领者”转变，在量子计算、人工智能芯片等未来赛道上掌握更多主动权。虽然距离全面替代EUV仍有较长道路，但这条以研发驱动、生态协同为特征的技术突围之路，已为中国半导体产业注入了新的信心与可能。