美国德克萨斯大学奥斯汀分校（UT Austin）科克雷尔工程学院的研究团队近日取得一项有望改变半导体研究格局的突破。他们成功研发出一种桌面级极紫外（EUV）光刻设备，通过将传统系统精简至核心组件，使得设备更加模块化，成本也远低于目前市场上的商用机型。

极紫外光刻技术用于在硅基片上“刻画”电路图案，是制造计算机芯片的关键工序。然而，长期以来，该技术仅被全球少数几家制造商掌握，商用EUV光刻机单台造价超过2亿美元，体积庞大，往往需要占据整个房间。UT Austin团队的新成果，旨在打破这一局面。

并行打印取代逐层堆叠，时间从“天”变“分钟”

该桌面设备与一项名为“体积三维图案化”（volumetric 3D patterning）的技术配合使用，试图突破现有EUV工艺的一个根本限制。标准的商用系统采用逐层构建的方式来制造三维纳米结构，这种顺序加工方式会将整个流程拉长到数天之久。

“实际的打印过程可能并不需要很长时间，”论文主要作者之一、UT Austin沃克机械工程系教授张志豪（Chih-Hao Chang）表示，“但整个加工流程可能会持续数天。”新技术能够同时曝光多个材料层，从而将加工时间压缩到数分钟。

目前适用于存储芯片与光子学，未来指向更小晶体管

研究团队近期还测试了由UT达拉斯分校和约翰霍普金斯大学合作开发的一种兼容EUV的新材料，作为该团队扩大系统材料兼容性工作的一部分。目前，该工艺仍仅限于周期性结构，因此最适用于存储芯片和光子学领域。更长期的目标是开发出更快速的系统，能够为更小的晶体管生成更复杂的特征，从而提升单芯片的计算容量。

“除了半导体制造，三维纳米结构图案化技术还可以在纳米药物、量子计算或合成新型材料等领域找到应用，”该研究的第一作者、近期毕业的博士研究生萨拉夫·莫汉蒂（Saurav Mohanty）补充道。

该项研究隶属于美国国家科学基金会“半导体未来”（NSF FuSe2）项目框架下的一项更广泛的努力，旨在降低半导体研究的前期成本与准入门槛。业内人士指出，如果该实验室技术能够逐步走向实用化，不仅有望加速芯片原型验证与创新迭代，还可能对当前高度集中的EUV光刻设备市场格局产生长远的积极影响。