这一次不是虚的！在光刻机所需的EUV光源方面，大陆可能真的要领先了。清华大学提出的SSMB（稳态微聚束）光源方案，可以实现大功率高品质EUV极紫外光的输出，光源功率可轻松超过1kW，是ASML即将推出的2纳米光刻机的两倍以上，而且还有进一步提升的空间。
关键是SSMB光源输出的光品质出奇的好，而且通过不同的配置，能打出各种频率的窄带光，除了现在常用的13.5纳米极紫外光之外，SSMB光源从太赫兹的微波到6纳米的软X射线都能输出，这或许能进一步解锁光刻机的能力，甚至引发新的芯片技术革命。
为啥SSMB光源就能这么牛呢？这个说来话长。俗话说没有对比就没有伤害，咱们先来看看著名的ASML公司用的是什么光源。光刻机的光源波长越短，分辨率就越高，刻得就越精细，也就能实现更小的芯片制程。目前ASML最先进的EUV光刻机，用的是激光等离子体光源（LPP-EUV），具体来说是锡蒸汽光源，能够输出13.5nm的极紫外光，从而生产出5nm甚至更小制程的高端芯片。
这种锡蒸汽光源是非常复杂的，它会持续不断的发射出很小的锡金属液滴，然后用大功率的红外激光束打在这个液滴上，将其瞬间蒸发为锡蒸汽（等离子体），再将激光或电子束对准锡蒸汽，激发其中的原子，这些被激发的原子再跃迁回来，就会辐射出13.5nm的极紫外光。
锡蒸汽光源在光刻机上实现了巨大的成功，但并非没有缺点，比较显著的就是功率较低，不容易进一步提升。而光源功率越大，制造芯片的效率就越高。目前ASML努力要将光源做到500W的水平，已经相当不容易了。再想进一步提高激光等离子体光源的功率，受到的限制相当大。
而这种光源的另一大缺点是相干性差，单色性低，就是说产生的极紫外光波长不是太集中在13.5nm附近。这一缺点使得需要用多个带有多层镀膜的反射镜，将光束多次反射来净化能谱，得到较纯净的13.5nm极紫外光。
这两大缺点实际上限制了LPP-EUV光源的能力，按现在对芯片制程和生产能力的需求，早晚会达到这种光源的极限。于是人们又想到了其它类型的光源，常被提及的有同步辐射光源和自由电子激光这两种。
同步辐射是加速器产生的。当大型加速器中的带电粒子在磁场作用下发生偏转时，就会沿着运动的切线方向产生同步辐射（SR），同时损失能量。这种同步辐射一度被视为是“有害”的，因为它增大了能量损失，限制了粒子能量的进一步提高。但科学家很快就发现同步辐射光有很多优点。
比如说高亮度，同步辐射光有很高的辐射功率和功率密度，第三代同步辐射光源的X射线亮度是X光机的上亿倍。其它的还有宽波段、窄脉冲，高偏振、高纯净等，是进行科学研究的利器。既然SR光源能达到高亮度，那么用它来做光刻机光源岂不是很理想？
确实有这样的前景，甚至已经有网友设想了未来的同步辐射光刻机：利用大型电子加速器的储存环，在不同位置引出多个同步辐射光束，同时进行光刻生产。虽然大型加速器占地面积很大，可能长达数百米，投资也很高，但利用其高亮度，能够大大提高生产效率。
这种“大厂房1拖N”式的光刻工厂很令人向往，但实际上却有很多拦路虎。SR同步辐射光源的亮度虽然高，但相干性差。相干性这个词不是那么好理解，通俗的讲就是加速器储存环中的电子束团不够集中，发出来的同步辐射光不能形成合力，结果导致平均的光源功率反而没有设想中的那么高。
与同步辐射光相比，另一种光源——自由电子激光（FEL）能够实现更高的峰值亮度和更强的相干性。自由电子激光采用直线加速器将电子加速到接近光速，然后经过一排由扭摆磁铁组成的“波荡器”，电子在里面有规律地扭来扭去，产生了同步辐射，这种同步辐射又与电子束自身发生了作用，使电子束发生了聚集，产生了高亮度和波长非常集中的相干辐射光，亮度比同步辐射要高8至10个数量级。
自由电子激光器
但是这种光源的平均功率却受到了直线加速器的限制。直线加速器无法在短时间内产生足够多的电子束脉冲，使得自由电子激光的峰值亮度虽然高，却因为在单位时间内的脉冲数量不够多，使得平均功率反而比较低，同样也不利于光刻。
那么可不可以既能产生高峰值亮度的窄波段辐射光，又能提高单位时间内的脉冲数量呢？清华大学的科学家想到了一个绝妙的办法：将加速器的同步辐射与自由电子激光结合起来，就出现了神奇的效果，实现了平均功率很高、且单色性极好的EUV极紫外光的输出！这就是SSMB稳态微聚束光源，它到底是怎么实现的呢？
前面提到过，同步辐射光源的问题在于加速器储存环中的电子束团不够集中，束团比较长，在毫米到厘米量级，从而影响了输出光束的品质，制约了亮度和功率的提高。那么解决这一问题的办法当然就是缩短束团的长度，所用的手段就是把自由电子激光那一套搬到环形电子加速器上。
在加速器储存环的一个直线段，给它加上一束调制激光。为了让加速器中的电子束团能够与激光发生作用，还加了一排扭摆磁铁，使电子的轨迹产生扭动。经过激光调制，电子束团再转一圈回来后，束团尺寸出现了惊人的缩短，这一过程就被称之为“微聚束”。
如果将电子束团长度缩到3nm，就能够实现13.5nm极紫外光的输出，亮度可达同步辐射光源的100亿倍！由于加速器储存环可以实现能量的持续补充，而且与脉冲数量不够多的自由电子激光相比，储存环中存在非常多的电子束团，能够源源不断的产生光束，也就被称为SSMB“稳态微聚束”。
SSMB光源可不只是在理论上说说而已，清华大学团队已经在德国亥姆霍兹柏林中心的加速器储存环上进行了验证试验，使用1064nm的红外激光对电子束团进行调制，在入射激光频率及其高次谐波频率上探测到了强相干辐射输出，验证了微聚束理论的可行性。
清华大学团队据此设计了SSMB光源方案，加速器储存环周长100~150米，电子束能量大于400兆电子伏，束团长度被压缩到3nm，从而在13.5nm极紫外波长上产生大于1千瓦的辐射功率，轻轻松松就超过了ASML锡蒸汽光源的两倍。而且这种极紫外光的品质要远远好于传统的锡蒸汽光源，单色性更好，对反射镜的要求更低，完全能够满足大规模芯片生产的需求。
而更令人振奋的是，SSMB稳态微聚束不止能产生13.5nm级别的极紫外光，通过调整参数，还能发出波长更长或更短的光束，比如6nm的软X射线，从而制造出分辨率更上一层楼的超强光刻机，实现比1nm、2nm更小的芯片制程！当然由于X射线性质特殊，穿透力和吸收率都比较大，需要先突破反射镜制造的难题才行。
总之，如果清华SSMB光源方案得以实现的话，大陆光刻技术很有可能实现弯道超车，一举反超看上去不可撼动的ASML，实现在芯片制造行业的领先地位。目前清华大学的稳态微聚束(SSMB)极紫外光源项目已经在申报国家重大科技基础设施，计划在雄安新区进行建设。
不过需要指出的是该装置只是光源，而并非像网上所传的完整光刻机。即使通过SSMB方案解决了极紫外光源问题，还需要进一步打通上下游的链条，才能够造出真正的新一代EUV光刻机，期待这一天能够早日到来！