外媒：中国在研发EUV光刻机正面临三大挑战

本文发表于2026年7月2日的《外交官》（thediplomat）——亚太时事杂志

“中国在研发关键芯片制造设备方面面临三大挑战。密切关注这些领域的进展将有助于西方国家制定更完善的芯片和人工智能政策。”

过去20年，先进半导体制造一直被荷兰、日本、德国、台湾、韩国和美国的少数几家公司所垄断，这主要是因为生产此类芯片涉及专有技术。然而，中国一直在努力打破这一壁垒。2025年12月，路透社报道称，深圳的研究人员秘密研制出了一台极紫外（EUV）光刻机的原型机，这种设备是生产最先进芯片不可或缺的。报道一出，评论人士便开始讨论中国何时才能克服自主生产先进半导体的 最后障碍之一。

这款原型机究竟是近期的转折点，还是漫长征程中的一块垫脚石，目前尚难预测。中国业内人士声称，2030年是利用该原型机制造出可用芯片的“现实目标”，而怀疑论者则认为，要实现商业化应用，还需要数十年时间。

有一种方法可以排除干扰。建造一台极紫外光刻机取决于一些特定的技术瓶颈 ，这些瓶颈是可以识别和监控的。其中三个最重要的瓶颈是：开发用于曝光电路图案的高功率、超低波长光源；制造极其光滑的反射镜，以原子级精度将极紫外光反射到硅片上；以及生产超纯、光敏的光刻胶化学品，这些化学品将光蓝图转化为芯片微观导线的物理模板。 

中国实现极紫外光刻机的时间表尚不确定，但跟踪这些具体领域可以帮助分析人士和政策制定者评估北京距离半导体自给自足还有多远。

表1. 中国在极紫外光刻技术方面的现状与行业标准对比

时间问题

政策制定者、学者和行业分析人士尚未就中国何时能够自主研发极紫外光刻机达成共识。各方估计的时间从几年到几十年不等。

中国利用人才来突破极紫外光刻技术的壁垒，并取得了一定的成果。例如，中国在2025年3月取得的激光等离子体技术突破，就出自上海光学精密机械研究所林楠领导的团队。林楠此前曾担任荷兰极紫外光刻设备制造商ASML的光源技术负责人。中国在精密光学领域的进步同样依赖于人才挖角，华为多次以优厚的薪资待遇从蔡司挖走精密光学工程师便是例证。此外，中国还通过所谓的混合工程取得了显著进展，这种工程方式将对西方现有极紫外光刻技术的逆向工程与国内创新相结合。 

一些评论员，例如奥尔布赖特石桥集团技术政策负责人保罗·特里奥洛，根据这些迹象，对中国极紫外光刻（EUV）技术的进展持比其他分析人士更为乐观的态度。特里奥洛表示，业内观察人士认为，“EUV原型机已经‘完成’近两年了”。他认为，在乐观的情况下，中国企业有望在2030年前后建立EUV试生产线。

另一些人则认为这种观点高估了中国的能力。分析师格雷格·艾伦指出，中国能够生产出EUV光刻机原型机，更有可能是规避出口管制的结果，而非真正的本土创新。因此，中国面临的挑战不仅在于追赶ASML的现有水平，更在于追赶ASML的发展方向。正如TechInsights副董事长兼半导体分析师丹·哈奇森所指出的那样，“他们（中国）越是努力，就越是原地踏步。”

开发EUV光刻技术的替代方案难上加难。EUV光刻机是人类制造过的最复杂的机器之一。一台ASML扫描仪就由超过10万个组件构成。克里斯·米勒（Chris Miller）在其著作《芯片战争》（Chip War）中指出，全球近三十年的研究才开发出第一套商用EUV系统，这表明中国自身的研发之路也将十分漫长。尽管EUV技术取得了突破性进展，但中国目前仍然依赖老旧的国外深紫外（DUV）光刻机，这更加深了人们的疑虑。虽然中芯国际（SMIC）已成功利用这种老旧技术生产出先进芯片，但其良率远低于台积电（TSMC）的EUV光刻技术，这令人对其国内制造的可扩展性产生怀疑。 

光源

与其试图解决乐观派和悲观派之间的争论，不如找出未来区分两国的技术壁垒，或许更有意义。关于中国何时才能突破极紫外光刻技术壁垒的讨论，主要围绕三个虽非全部但却至关重要的因素展开，而这三个因素一直受到西方出口限制的严格约束。

首先是光源。中国在极紫外光（EUV）技术的研发方面取得了进展，但仍需在提高其功率输出方面取得突破，才能实现芯片的商业化规模生产。极紫外光的波长足够短，可以在硅片上蚀刻出极其精细的图案。米勒指出，ASML 最先进的设备中的激光器本身就需要 457,329 个零件——这仅仅是激光子系统的数量，并非整个扫描器的零件数量。高功率二氧化碳驱动激光器由德国通快公司（Trumpf）制造，而周围的光源模块则由圣地亚哥的赛默公司（ Cymer）提供，该公司于 2013 年被 ASML 收购。ASML 将这些部件集成到整机中，而这台机器自 2019 年起就被禁止进入中国市场。

中国实验室已同步开展研究，一方面对ASML使用的激光加工工艺进行逆向工程，另一方面也在积极研发自己的解决方案。上海光学精密机械研究所和哈尔滨工业大学的实验室分别在极紫外光源的研发和原型制作方面取得了显著进展。然而，目前仍存在一些阻碍商业化生产的障碍。

目前两种方法产生的极紫外光功率输出均为100-150瓦，远不及ASML光源在2017年实现的250瓦输出功率（该功率可每小时生产125片晶圆），也低于其目前的600瓦基准功率，更远不及该公司在2026年初公布的1000瓦系统。与ASML相比，中国的激光器能量损耗过多，主要以热量和非极紫外波长的形式散失，无法产生足够多的可用13.5纳米光。因此，该系统必须延长晶圆曝光时间，导致图案蚀刻速度过慢，缺乏经济竞争力。

因此，有迹象表明，中国在实现最初 250 瓦功率基准的同时，没有因热量和其他波长而损失太多能量，这可能预示着国内项目最终正从实验室概念验证过渡到商业上可行的制造现实。

精密光学

极紫外光产生后，需要通过一系列超平面反射镜（其中最先进的是由德国蔡司公司设计的）进行收集、整形和导向，才能在晶圆上蚀刻出微小的晶体管图案。这正是中国极紫外光刻原型机面临的第二个主要障碍。

蔡司极紫外（EUV）团队发言人彼得·库尔茨将这项成就比作制造出一面极其精密的镜子，“你可以用它引导激光束击中月球表面的高尔夫球”。蔡司通过将镜面抛光至亚原子级平整度实现了这一壮举。最终得到的镜面极其光滑，即使将其放大到德国大小，其最高点也小于1毫米。即便拥有如此高的精度，每面镜理论上最多也只能反射70%的入射极紫外光。

中国在这些光学技术领域取得了一些有限的进展，这得益于中国科学院的研究人员以及日本尼康和佳能公司的零部件。长春光学精密机械与物理研究所的研究人员设计了一种光学系统，该系统采用类似的、由钼和硅层压而成的反射镜，据报道，每面反射镜能够反射约65%的极紫外光。虽然这5个百分点的差异听起来很小，但一台典型的极紫外光刻机需要使用10到12面反射镜来反射和聚焦极紫外光到晶圆上，因此这种差异会成倍增加。结果是，中国最好的反射镜需要光源输出更高的功率或更长的曝光时间，才能获得与ASML使用其更光滑反射镜相同的可用晶圆产量。

多项突破可能预示着中国在该领域正取得进展。例如，中国光学研究实验室可能研发出离子束加工技术的原型或衍生产品，该技术能够实现亚纳米级镜面抛光。或者，他们可能在国产计量工具方面取得突破，使蔡司公司能够以皮米级精度测量和验证表面缺陷。中国科学院目前正在研发自主的极紫外显微镜技术，用于识别芯片缺陷，这代表着中国新兴的国产计量技术。

光刻胶

极紫外光刻蚀出图案后，一种名为光刻胶的光敏化学涂层会决定晶圆上哪些部分需要保护，哪些部分需要蚀刻掉。这些化学涂层就像微芯片的照相胶片。中国可以生产光刻胶，但目前纯度还达不到极紫外光刻所需的水平。

由于日本拥有生产先进芯片所需超纯化学品的独特能力，台积电等芯片制造商95%的EUV光刻胶都从日本采购。尽管中国大力发展国产化，但仍有约90%的高端光刻胶依赖日本进口。与其他EUV光刻工艺组件相比，中国更难挖走掌握这些超纯化学品完整配方的顶尖人才，而且成品六个月的保质期也使得库存难以保障。

然而，中国在这方面取得了进展。徐州博康、上海新阳、鼎龙股份和晶瑞电材等公司都在竞相实现先进节点所需氟化氩（ArF）光刻胶的自主生产，尽管目前国内ArF光刻胶的产量不足1%。徐州博成化学声称，将在五年内实现先进节点所需几种核心光刻胶材料的量产。

对于极紫外光刻技术而言，中国发展面临的一大瓶颈仍然是光刻胶的纯度。极紫外光刻胶的杂质阈值在十亿分之一到万亿分之一的范围内，而中国在这方面的研发仍处于起步阶段。然而，2025年7月，清华大学的一个研究团队宣布，他们采用与日本公司不同的配方，在极紫外光刻胶的研发方面取得了突破性进展。这是一项令人鼓舞的实验室成果，但距离实际工厂应用仍有很长的路要走。如果这些新的光刻胶研发成果能够应用于大规模生产，则可能标志着中国在提高光刻胶纯度方面取得了显著进展。

关于中国何时能生产出商业化极紫外光刻机，众说纷纭，但任何预测都无法提前验证。更有效的切入点在于：中国目前还有哪些不足？未来的发展方向又是什么？我们应该系统地监测本文探讨的三个方面——光源功率、镜面光滑度和光刻胶纯度——以追踪中国在哪些方面取得进展。虽然追踪这些关键环节可能无法最终解答“何时”这个更大的问题，但它们可以为观察者提供线索，帮助他们把握时机。

作者：诺亚·谭（Noah Tan）是卡内基国际和平基金会技术与国际事务项目的詹姆斯·C·盖瑟青年研究员，主要研究人工智能的地缘政治、出口管制和国际技术竞争。