若成功，三星电子、SK海力士怎么办？Musk看中的“新技术”将颠覆半导体格局？[芯片谈]

Tesla首席执行官Elon Musk可能在半导体制造项目“Terafab”中引入一种与现有方式截然不同的“光刻（在晶圆上绘制电路的工艺）”技术。荷兰ASML此前几乎垄断供应光刻设备，随着Musk对可能打破这一格局的新技术表现出兴趣，业界正密切关注。若实现商业化，预计也将对韩国存储芯片企业产生显著影响。

Tesla首席执行官Elon Musk。韩联社供图

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据29日半导体业界及外媒消息，Terafab采用基于粒子加速器的“自由电子激光”光刻技术的可能性正在上升。Musk近日在X（原Twitter）上回复一则贴文。该贴文称：“Terafab建筑中央部分看起来像同步加速器（粒子加速器），难道是在打造基于自由电子激光的极紫外线设备？”Musk回复称：“自由电子激光最棒”，释放出积极信号。

此前在今年4月Tesla业绩发布会上，他也曾表示：“将在得州园区建设一座用于研究的半导体晶圆厂”，并称“有一些想要尝试的新物理学”。尽管Musk尚未正式宣布采用自由电子激光技术，但业界将上述言论解读为Terafab正考虑以自由电子激光光源方案替代现有ASML方案的信号。

Terafab是Tesla与SpaceX推进的半导体制造项目。其构想是，为生产用于汽车、机器人及太空数据中心的大量芯片，在同一地点完成从设计、制造到封装的全部流程。此前，Tesla一直将自主设计芯片的生产委托给台积电、三星电子等外部晶圆代工厂，如今则计划转为自主供应体系。

Terafab构想中尤为引人注目的部分是光刻方式。光刻是利用光线在作为半导体基板的硅晶圆上刻印微细电路图的工艺。电路越精细，所需光线的波长就越短；最尖端芯片采用波长为13.5纳米的极紫外线。当前，全球仅有ASML供应这种极紫外线光刻设备。

现有ASML设备通过每秒向微小锡颗粒发射5万次激光，瞬间形成等离子体以获取光源。由于稳定产生光源极为困难，且单台设备价格高达5000亿至6000亿韩元，这一直被视为加重半导体企业设备投资负担的主要原因。

Terafab所讨论的自由电子激光方案则采取了完全不同的路径。该方案不使用锡等离子体，而是利用电子在加速器中高速旋转时产生的电子束。一台粒子加速器即可供应相当于16至20台极紫外线设备产生的光源，因此无需配置昂贵的单独光源装置。

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专家认为，若基于自由电子激光的粒子加速器光刻技术取得成功，或将从根本上撼动半导体制造工艺格局。首先，购买和维护昂贵ASML设备的成本将下降，初期设备投资负担随之减轻；同时，单片晶圆的制造成本也将大幅降低，有望显著提升半导体企业的盈利能力。

市场对该技术突破技术瓶颈的期待也很高。如果借此能够近乎无限量供应极紫外线光源，并自由调节波长，那么下一代3D动态随机存取存储器及尖端逻辑芯片生产过程中出现的光刻工艺瓶颈，或将得到缓解。产业研究院研究委员Gyeong Huigwon分析称：“若实现商业化，将为最关键的逻辑半导体工艺技术本身带来根本性变革。”

也有担忧认为，这项技术可能成为三星电子、SK海力士等韩国存储芯片企业的风险因素。若粒子加速器光刻技术以美国为中心实现商业化，Micron等美国存储芯片企业凭借革命性降低的成本大规模投放产品，韩国企业长期积累的成本与良率竞争力可能被削弱。尤其是，韩国企业正在京畿道龙仁等地投入数万亿韩元建设的现有极紫外线晶圆厂基础设施，其竞争力也可能相对下降。

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Gyeong Huigwon强调：“这很可能使韩国企业在工艺布局和晶圆厂设计等方面拥有的竞争优势完全失效。从技术研发和业务规划角度看，有必要密切关注尖端光刻技术范式的变化。”

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