近期，众多媒体对英国部署的电子束光刻设备进行了报道，并宣称其打破了ASML在EUV技术领域的垄断地位。其中一些报道甚至声称这可能是全球第二台同类型设备，并有能力绕过ASML的限制。然而，实际上目前并无确切消息表明该电子束曝光设备能够应用于5nm制程芯片生产中的光刻步骤。在这些媒体的描述中，英国似乎已经对ASML和EUV技术形成了挑战。
那事实真的如此吗？实际情况到底如何呢？
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英国部署全球第二台200kV电子束光刻设备
英国南安普敦大学正式对外公布，他们已成功设立了全球首个、日本之外的第5纳米以下分辨率的尖端电子束光刻（EBL）中心。这一中心具备制造下一代半导体芯片的能力。值得注意的是，这不仅是全球第二个此类电子束光刻中心，更是欧洲地区首个。
据悉，该电子束光刻中心运用了日本JEOL公司生产的加速电压直写电子束光刻技术（EBL），这一技术系统在全球范围内仅此两台，其中一台位于日本，另一台便设于此中心。该系统属于200kV级别（型号为JEOL JBX-8100 G3），具备在200毫米晶圆上进行低于5纳米级精细结构的分辨率处理能力。在厚度达到10微米的感光胶层中，这一技术得以实现，其侧壁近乎垂直，适用于探索电子与光子学领域中新型芯片结构的开发。JEOL公司推出的第二代电子束光刻设备——100kV JEOL JBX-A9，预计将用于支持更大规模生产300毫米直径的晶圆。
目前，南安普顿大学蒙巴顿综合大楼内，一个专为该系统量身打造的820平方米洁净室中，已成功安装了JEOL的加速电压直写电子束光刻设备，型号为JEOL JBX-8100 G3。
英国科学部长帕特里克·瓦兰斯勋爵（Lord ）强调，英国已成为全球半导体研究领域中充满活力的中心之一。位于南安普敦的新建电子束设施显著增强了我国的技术实力。我们通过加大基础设施和人才培养的投入，为科研人员及创新者们提供了在英国研发新一代芯片所必需的全方位支持。
我们深感荣幸，成为全球首个除日本之外，拥有该款新型200千伏电子束光刻系统的机构。南安普顿大学在电子束光刻技术方面积累了超过30年的丰富经验，马丁·查尔顿教授如此表示。这一成就将有力地促进量子计算、硅光子学以及未来电子系统技术的进步。这套设备与我国现有的微加工设备系列相辅相成，大幅提升了我们研发和生产各类适用于电子、光子以及生物纳米技术领域的集成纳米级器件的能力。
Reed教授进一步阐释说，新电子束设备的加入将巩固我国在英国学术界中占据的最先进洁净室地位；同时，它也推动了众多创新性及与工业紧密相关的研究项目；此外，它还满足了迫切需要的半导体技术培训。
Reed教授进一步阐释说，新建立的电子束设备将巩固我们英国学术界在洁净室领域的领先地位，同时，这一设施也推动了众多创新项目和研究活动的开展，特别是在工业领域，它还加速了半导体技术相关技能的急需培训。
02
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实际上，电子束曝光技术并非新兴产物，目前的技术发展已相当成熟。这种技术通过电子束在材料表面形成图案，是对光刻技术的一种拓展和运用。
电子束曝光技术，亦称电子束光刻，起源于20世纪60年代，这一技术是在电子显微镜的启发下诞生的，主要用于微电路的研究与生产。它不仅是半导体微电子制造领域的关键设备，也是纳米科技发展的基础设施。电子束曝光技术涉及高能电子束与光刻胶的相互作用，这一过程导致胶体从长链转变为短链或从短链转变为长链，从而完成曝光任务。相较于光刻机，它能够达到更高的分辨率。该技术主要应用于光刻掩模版的制作、硅片直写以及纳米科学技术的研究领域。
光刻技术的精度受限于光子在波长远度上的散射效应。当所用的光波长越短时，光刻技术所能实现的精度就越高。依据德布罗意的物质波理论，电子本质上是一种波长极短的波动。因此，电子束曝光技术能够实现纳米级别的精度，这对于纳米线的制造来说，是一种极为有用的手段。然而，电子束曝光的一个显著不足之处在于其所需时间较长。
当前，科研及产业领域普遍采用的电子束光刻设备主要包括高斯束、变形束以及多束电子束系统。在这些设备中，高斯束设备因其较低的技术门槛而备受青睐，能够便捷地实现各种图形的曝光，因而被广泛运用于基础科学研究领域。相比之下，变形束和多束电子束设备则更专注于为工业界提供掩模制备服务。电子束光刻技术的一大优势在于其能够直接绘制出低于10nm分辨率的定制图案。该无掩模光刻技术以其高分辨率为特征，却因产量较低而限制了其应用范围，主要应用于光掩模的制造、半导体器件的小规模生产以及相关的研究与开发领域。
03
主流厂商有哪些？
目前能生产电子束光刻机的厂商还是比较多的。
成立于1980年的该公司，专注于纳米制造、电子束光刻、FIB SEM纳米制造、纳米工程及逆向工程应用，是一家技术先进的精密技术制造商。它的客户群体涵盖了众多领域，包括从事纳米技术研究和材料科学的大学及其他组织，以及将纳米技术应用于特定产品或生产复合半导体的工业及中型企业。公司总部设于德国多特蒙德，并拥有一支超过250人的专业团队。公司依托其在荷兰、美国及亚洲的分支机构和遍布全球的合作伙伴与服务网络，与全球各大市场的客户建立了紧密的合作关系。Raith公司旗下拥有五款主流的电子束光刻设备，包括EBPG Plus、Two、eLINE Plus以及Two型号。
NBL公司，一家成立于2002年的英国企业，专注于生产性能卓越且价格合理的电子束光刻设备。然而，据内部人士透露，该公司生产的电子束并非用于制造掩膜版，其主要用途在于大学及研究所的科研工作。这种设备的刻写速度极为缓慢，因此并不适合应用于生产线。每年大约向大学和研究所销售约10台，销售额约为2000万美元。这位老板是一位具有天赋的英国籍华人，然而，由于英国的现行政策，他在向国内企业出售资产方面面临诸多限制。
日本电子株式会社，简称JEOL Ltd.，由栗原权右卫门担任董事长，是一家享誉全球的科学仪器生产巨头。该公司自1949年成立以来，总部位于东京都昭岛市武藏野3丁目1番2号。其业务领域广泛，涵盖电子光学仪器、分析仪器、测试检查仪器、半导体设备、工业设备以及医疗仪器的制造、销售和研发等多个方面。JEOL集团的主营业务涵盖了科学计量仪器、工业设备以及医疗器械三大领域。此次，英国方面也加入了采购JEOL公司电子束光刻机的行列。在我国大陆市场，电子束光刻机在光罩图形化领域的应用已全面步入变形束阶段，而日本电子JEOL在成熟工艺市场占据了相当大的份额。
日本同样在高端市场占据一席之地，这主要得益于由东芝机械与东芝共同出资成立的半导体先进制程设备企业。在国际舞台上，奥地利的IMS公司一亮相便达到了顶峰，它不仅迅速涉足多束市场，还成功吸引了英特尔的投资。在全球先进工艺领域，IMS与它相比，具有明显的优势。值得一提的是，IMS的多束直写设备在早年也曾有机会进入中国市场，但最终因众所周知的原因而错失良机。
为了更有效地应对邻近效应及高加速压电子对设备造成的损害，低能微阵列平行电子束直写技术有望成为纳米级光刻的理想之选。在这一领域，日本日立公司的研究成果颇具代表性。该公司推出的50千伏电子束写入系统HL-800M，专为0.25至0.18微米的设计规则掩模制造而设计，且已广泛应用于此领域。
04
ASML在电子束光刻领域也是强者
每年都有不少报道提及某些技术挑战了ASML的独占地位，例如光刻工厂、纳米压印技术、电子束曝光设备等，种类繁多。然而，这些技术大多还停留在实验室或研究阶段，量产过程中遭遇了重重技术障碍。在南安普敦大学的采访中，还特别指出这些技术主要服务于学术研究和人才培养，与ASML的EUV光刻机并非同类产品，且不存在市场竞争。实际上电子束光刻机的市场规模非常的小。
某些媒体热衷于吸引公众注意，频繁散播此类消息，宣称电子束光刻机有望打破ASML的技术封锁。然而，ASML本身也在积极研发电子束光刻机，并且其自主研发的多电子束光刻机技术水准相当卓越。
该公司专注于研发电子束曝光设备，不幸在2018年宣告破产，随后被ASML公司接管，而在此之后，原公司众多员工纷纷加入ASML。
2000年，公司正式成立，专注于电子束光刻设备的研发，这一技术的起源可以追溯到代尔夫特理工大学。早在1990年代，粒子光学领域的教授Kruit便着手研究基于电子束的芯片制造设备，此后，他的两位学生Bert Jan与Marco共同创立了这家公司。在这家公司中，Bert Jan和Marco不仅是技术发展的核心动力，还特别关注公司的业务发展。尽管制造更小巧的芯片变得更为简便且成本有所下降，然而，由于性能缓慢，效率不高，故未能吸引到众多大客户的青睐。在2015年，所推出的1.1版本设备（FLX-1200）每小时仅能利用1326束光线生产出一片基于28nm工艺的晶圆。尽管该设备曾得到晶圆代工巨头台积电的试用，但由于其低效性能，最终还是被舍弃。为了提升光刻作业的效率，当时设定的目标是研发出配备13260支电子束的光刻机型号10.1，以实现每台设备每小时生产10片晶圆的高效率。此外，还计划开发由10台此类机器组成的集群版本10.10，进一步将每小时的产量提升至100片晶圆。这一举措也将显著增强设备在市场竞争中与ASML设备相比的优势。2016年，普拉多先生以84岁高龄离世，公司随即面临困境。进入2018年，资金链问题愈发严重。尽管此前公司已成功吸引超过2亿欧元的投资，且新型设备也即将投入使用，阶段性目标近在咫尺，但这一状况仍迫使他们急切地寻求新的投资者。
尽管ASML并未发现电子束技术在芯片生产中带来明显优势，鉴于其EUV光刻机已在众多大型芯片制造工厂投入使用，然而，ASML对相关技术和专利知识表现出了浓厚兴趣。这种技术不仅能应用于芯片生产，还可用电子束检测半导体中的缺陷，其目的并非生产芯片，而是用于对芯片进行量测。这也将是ASML在其美国硅谷工厂开发的检测设备的完美补充。
破产事件发生后，ASML在一场拍卖中成功竞得，以7500万欧元的价格购得该公司；紧接着，该公司的240名员工也纷纷加入了ASML的行列。
