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当地时分10月28日，好意思国新创光刻开荒厂商Substrate晓示J9体育网，他们已开发出一款全新的光刻机，有技艺与人人光刻机龙头大厂——荷兰ASML起初进的每台售价接近4亿好意思元的High NA EUV光刻机竞争。

据先容，Substrate所开发的是使用X射线动作光源的光刻机，该光源诓骗粒子加快器产生，波长比ASML最新的High NA EUV光刻机的光源更短，因此能大幅提高分辩率。

Substrate首席扩张官James Proud在经受路透社采访时示意，但愿通过以比竞争敌手更低的本钱坐褥开荒，并借此来大幅裁汰顶端制程芯片的制形本钱。

△别称 Substrate 期间东谈主员在现场展示一张12英寸的硅片。

关联词，要开发出能与台积电本钱相忘形的先进芯片制程，需耗资数十亿好意思元，对英特尔与三星等公司来说也一直是个挑战。

如今先进制程晶圆厂建形本钱起初150亿好意思元，且需要专科学问来建造和操作。Proud示意，公司并未径直赢得政府资金，但好意思国官员对Substrate的努力推崇出酷爱酷爱，“我觉得最垂死的是，咱们所作念的事情必须大约本身在交易上站得住脚”。

Substrate总部位于旧金山，由James Proud与其弟弟Oliver于2022年创立。James Proud先生莫得半导体行业教化也莫得使用粒子加快器的教化，他聘用了一位粒子物理学家和一位在好意思国国度执行室使用粒子加快器方面教化丰富的光学众人。该策划团队将扩大到 50 东谈主，其中包括来自台积电、IBM 和谷歌的一些工程师。

2024年，Substrate公司运转为其第一家工场寻找选址。它已与德克萨斯农工大学就耗资约 100 亿好意思元在其校园内建造粒子加快器和工场进行了接头。

面前，Substrate还是赢得了Founders Fund 、 General Catalyst与Valor Equity Partners、Peter Thiel 等投资机构和投资东谈主的1亿好意思元融资，使得公司估值起初了10亿好意思元。

Founders Fund结伴东谈主、Substrate投资案主导者Trae Stephens觉得，这是历史上相配垂死的时刻，必须把它作念对。

面前政府濒临很大压力，要念念办法确保好意思国领有可靠且具韧性的半导体供应链，而这恰是Proud正在收拢的机会。

Proud示意，他但愿在好意思国脉土提高芯片制造技艺，因为英伟达、苹果等好意思国科技公司在先进半导体坐褥上过度依赖国际企业。

诚然Proud和他的弟弟莫得半导体制造教化，但他觉得这反而是优点，因为要是有教化可能会觉得我方作念不到。

Proud声称，他的神色不错将顶端制程晶圆的坐褥本钱，从预估的10万好意思元降到“接近1万好意思元”，宗旨是在2028年前运转量产。他示意，Substrate的宗旨是以“能让好意思国与中国竞争的本钱结构”来坐褥芯片。

策划机构SemiAnalysis分析师Jeff Koch示意，要是Substrate得胜大幅裁汰芯片制形本钱，可能会产生二次效应，就像SpaceX奋勉裁汰火箭辐照本钱，进而促进更多天外探索相似。“他们折服，曝光部分是完成自家制程任务中必须起初惩处的问题。最终，这将取代台积电和ASML”。

指挥好意思国重返半导体制造主导地位

Substrate称，好意思国发明了现代半导体的总共基础期间，包括晶体管、集成电路、场效应晶体管（FET）、互补金属氧化物半导体（CMOS）、鳍式场效应晶体管（FinFET）、光刻期间、极紫外（EUV）光刻期间等。但畴昔十年，好意思国失去了半导体坐褥和供应链起初进部分的起初地位。

“先进光刻期间的历史是好意思国科学开创性和交易不实的历史之一。”

Substrate指出，EUV光刻策划始于90年代的好意思国国度执行室，那儿开发了许多早期的源、光学和抗蚀剂（光刻胶）期间。

尽管取得了这些根人性的进展，但在时分表和本钱急剧高涨后，好意思国将这些期间交易化的尝试停滞不前。这导致重要的学问产权和制造业训导权最终被调度到国外并赢得许可，镇静了现在异邦在光刻器用领域的主导地位和把持地位。

“咱们相配尊重那些创造了现在东谈主工智能半导体转变的前驱和公司实在立，以及几十年来创造EUV等现代古迹的令东谈主难以置信的工程。然而，好意思国要从新赢得其动作半导体坐褥训导者的应有地位，咱们不成重蹈畴昔的覆辙。”Substrate说谈。

跟着现在东谈主工智能和机器东谈主期间的爆炸式增长，芯片需求量逐年呈指数级增长。关联词，好意思国现存的半导体晶圆厂数目放纵了芯片产能。

与此同期，好意思国还濒临着中国半导体产业的快速发展偏激在东谈主工智能领域与好意思国竞争的盘算所带来的挑战。

Substrate指出，建造和装备先进半导体工场的本钱络续高涨，再加上好意思国国内供应链中存在严重缺口，贫瘠了充分施展好意思国从新在半导体坐褥领域占据主导地位的后劲。

△具有 12 纳米临界尺寸和 13 纳米顶端间距的速即逻辑构兵阵列，具有高图案保真度。

Substrate示意，该公司缔造的初志是让好意思国重回半导体制造领域的主导地位，其中枢信念如下：

1、半导体制形本钱还是失控，要是莫得根人性的新期间创新，本钱只会陆续高涨；

2、好意思国危急地依赖其无法径直律例的地缘政事和供应链风险开头；

3、好意思国重回半导体坐褥主导地位的独一机会是创建一种新式的、愈加垂直整合的代工场，在性能和本钱方面陆续推进摩尔定律；

为了结束这一宗旨，Substrate 正在莳植下一代半导体工场，以使好意思国从新占据半导体坐褥的主导地位，并将使用其最新的光刻期间——一种新式的先进 X 射线光刻期间动作中枢驱能源。

诓骗X射线光刻期间

面前半导体产业制造的7nm及以下先进制程芯片齐依赖于ASML的EUV（极紫外）光刻机，接下来的埃米级制程则更是需要依赖ASML的最新的High NA EUV光刻机。

然而，ASML的EUV光刻机一台售价起初1.5亿好意思元，High NA EUV光刻机售价更是高达近4亿好意思元。这也导致了顶端制程工艺芯片的制形本钱捏续飙升。

Substrate示意，为了结束芯片制形本钱的大幅裁汰，“咱们必须发明一种新期间，大约坐褥现在先进芯片所需的重要图案，这种期间本钱更低、更浅近、更有技艺、建造速率更快。”

现时ASML的EUV光刻机领受的是波长为13.5nm的EUV光源，而为了坐褥、辘集和传输EUV明朗，需要一整套复杂的系统，这亦然导致ASML EUV光刻机本钱兴隆的重要。

对此，Substrate将见地瞄向了波长比EUV光源还要短的X射线（波长介于0.01nm到10nm之间），因此光刻分辩率也更高，以致不需要光掩模就能径直在硅片上描绘所需的精雅图案。

关联词，芯智讯了解到，由于X射线能量高、穿透性强，在绝大多数材料名义的折射率齐接近1，导致其反射率极低，是以X射线光刻机大多领受对硅片进行直写的神色来描绘画案，然而这种直写的X射线光刻决策的缺陷在于速率太慢，难以知足现代的量产需求。

况且从干系贵寓来看，X射线光刻期间也并不是一项新期间，好意思国、欧洲、俄罗斯、中国齐有策划过，但因为收尾问题，于今齐莫得能达到规模量产先进制程芯片的X射线光刻机，许多齐是用于执行室策划之类的需求。

不外，在芯智讯看来，X射线光刻也并非全齐不大约结束类型EUV光刻决策那样的高效的芯片制造的规模量产，然而濒临一系列的难题需要克服。

1、光源功率与领会性：要结束经济可行的量产，需要亮度极高、领会且本钱可控的X射线光源。

2、光刻胶与材料兼容性：X射线的高光子能量与传统光刻胶材料的互相作用收尾很低，需要开发全新的光刻胶体系。

3、阑珊高效光学元件：X射线险些会被总共材料是非经受，难以制造出像EUV那样高效的多层膜反射镜来操控光束。这导致X射线光刻可能不得不领受期间难度较低的接近式“直写光刻”，但这会在分辩率和产能上带来新的放纵。

4、生态系统缺失：一整套围绕X射线光刻的配套期间，如掩模版、保护膜(pellicle)等，面前险些齐是空缺，需要从零运转构建。

Substrate并未正式先容其盘算如何诓骗X射线期间来结束先进芯片的大批量坐褥，仅示意其X射线光刻机露出的光刻收尾不错与现时行业起初进的High NA EUV光刻进行比较，分辩率与2nm半导体节点格外，且具有颠倒的技艺。

不外，Substrate先容了其所领受的不同寻常的X射线光源的产生神色，即诓骗粒子加快器来结束所需的X光源的功率与领会性。

据先容，Substrate的团队联想了一种新式的垂直集成晶圆厂，诓骗粒子加快器产生寰宇上最亮的光束，结束了一种先进的X射线光刻新步骤。

“咱们的加快器产生并驱动X光束，产生比太阳亮数十亿倍的光，径直进入咱们的光刻开荒，每个开荒齐使用全新的光学和高速机械系统来坐褥先进半导体芯片所需的最小功能。”

△Substrate 激光室门口的警告符号△Substrate激光室内的真空立方体

“咱们的光源始于射频腔，诓骗浩瀚的电场加快电子脉冲。电子驾驭每一个相接的波，赢得能量并将速率提高到接近光速。

为了产生光，这些带电的高能电子穿过一系列强交变磁场，迫使它们以亮堂、是非的光的形状开释能量。这些亮堂的光脉冲被一系列无缺抛光的光学器件传输和整形，一直到硅片。”

据了解，该光源决策还能同期为多个光刻开荒供应光源，从而进一步裁汰本钱。然而一朝光源发生装配出现问题，也会影响到多个光刻开荒的往往作事，是以该决策成心也有弊。

此外，Substrate的团队还联想、制造和抛光了光学器件，创造了化学古迹，加工和拼装了多量金属，最终身产出了新式的先进光刻期间。

据《纽约客》的报谈，Substrate的团队在 2023 年的大部分时分里齐在构建定制光刻器用。它稀有千个零件，况且充足小，不错装在 U-Haul 的后部。他们在臆想机模拟中对其进行了测试。

2024年头，Substrate对一台粒子加快器进行成败测试。Proud说，当粒子加快器隔壁的振动导致器用旋转并暧昧图像时，该公司际遇了问题。但经过一整天的纵容搜索，发现是空调系统引起的振动，随后惩处了这个问题，直到该历程在硅片上反复打印出“相配漂亮和轻细的图案”。

Substrate称，这种X光刻期间是重新运转为大批量制造而构建的——这是一项工程豪举，诚然莫得若干东谈主会觉得Substrate这么的创业公司是可能得胜的。

据先容，在畴昔的几年里，Substrate投资莳植了的供应链，并陆续加强其垂直整合技艺，使其大约以半导体行业频繁难以念念象的速率前进。

最近，Substrate完成了第一个里面坐褥质地的300毫米晶圆光刻器用，该器用在知足顶端晶圆厂朦拢量所需的顶点重力下运行。

“使用粒子加快器建造终极光刻机带来了新的挑战，这些挑战使咱们走上了一条与其他东谈主以前探索过的全齐不同的谈路，并取得了以前觉得不可能的收尾。”Substrate在官网上写到。

将顶端制程晶圆制形本钱裁汰90%

开发异日的重要期间，如先进的东谈主工智能和机器东谈主期间，取决于先进芯片的指数级增长。在异日几十年里，芯片的年需求量将不是以数千万片晶圆来酌量，而是以数十亿片来酌量。

诚然许多东谈主练习摩尔定律，但洛克定律是半导体制造中第二垂死的定律。它不雅察到，建造一座顶端半导体晶圆厂的本钱约莫每四年翻一番，门径从2010年代初的50多亿好意思元加多到今天的250亿好意思元傍边。

△跟着时分的推移，前沿半导体制造门径的本钱呈稳步高涨趋势

瞻望到2030年，每个顶端制程晶圆的本钱将达到10万好意思元，每个顶端晶圆厂的建形本钱将起初500亿好意思元。在异日，唯独最浩瀚的公司才有技艺制造诓骗顶端硅的家具。这种缩放的经济学比物理学更令东谈主驻守三舍。这种经济模式似乎还是走向崩溃。

△顶端晶圆对末端客户的历史和预期本钱

对此，Substrate自负地示意，“与咱们面前的本钱缩放旅途比较，咱们有一条将顶端硅本钱裁汰一个数目级的道路。到本十年（2020年头-2029年底）末，Substrate将坐褥接近1万好意思元的顶端制程晶圆，而不是10万好意思元。”

为了结束一个先进芯片的激增与咱们念念要念念象的科学异日相匹配的寰宇，咱们需要裁汰硅片的本钱，同期扩大大约联想和制造顶端芯片的公司和创新者的数目。

AI将极大裁汰芯片联想本钱，制造将成为瓶颈

现时，联想顶端制程芯片既高尚又复杂。关于最具挑战性的联想，很少有公司大约不停复杂性，更毋庸说大约包袱得起本钱了。

Substrate觉得，东谈主工智能模子还是大约匡助芯片联想东谈主员创建定制硅，在不久的将来，它们将在这项任务上颠倒东谈主类。联想和考据的本钱肯呢个将降至接近零，联想复杂的芯片将成为险些任何公司齐能包袱得起的事情。

一朝发生这种情况，这些芯片的制造和坐褥将成为最大的瓶颈。

Substrate示意，其了解东谈主工智能在加快制造业创新方面的力量。“从第一天起，咱们就诓骗GPU和TPU来加快惩处以前被觉得难以惩处的问题。通过构建律例咱们机器的物理、咱们将创建的晶体管以及它们将驱动的最终联想的端到端模拟，咱们将以前需要数年时分才能惩处的问题压缩到了几天内。”

好意思国科技行业还是在建造寰宇上最大的东谈主工智能工场。Substrate称，其将建造寰宇上起初进的东谈主工智能联想的半导体代工场，为异日几十年的好意思国东谈主工智能行业提供服务，并确保异日浩瀚的东谈主工智能系统在好意思国堆栈上从上至下运行。

谁将附近异日？

“几十年来，咱们一再低估了中国的创新技艺，同期对咱们我方的投资不及。”Substrate觉得，到本十年（2020年头-2029年底）末，中国将在领有全齐国内半导体制造业所需的大部分（要是不是通盘）半导体晶圆制造器用上结束自食其力，包括先进的光刻期间。

半导体行业正站在十字街头。中国已将先进的半导体坐褥动作国度优先事项，在国内模具和制造业方面进入了大批资金。

“咱们可能很快就会见证半导体坐褥中访佛的结构性调度，期间技艺和训导技艺倏得发生变化，使咱们动作一个国度不甘人后地搪塞咱们从未预念念到的如斯赶快出现的技艺。”Substrate写谈：“到本十年末，好意思国或中国将律例臆想的异日以及在此基础上建立的东谈主工智能产业。”

“多年来，许多东谈主齐在辩驳需要一个新的地谈的好意思国晶圆厂，但觉得这是一项不可能完成的任务。历史一再标明，好意思国的科学和工程不错惩处不可能的任务。”Substrate强调：“当咱们今天急于在好意思国建造更多确现代半导体晶圆厂时，咱们需要立即运转建造翌日的半导体晶圆厂。”

真谛的是，Substrate 在旧金山联想区隔壁的一个工业仓库内运营，这个空间被一面 12 英尺高的好意思国国旗一分为二，参不雅者的等候区也摆放着中好意思竞争的竹素，比如《下一场要紧斗殴：好意思国偏激友邦能否降服中国？》。

作事裁剪：落木

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