文章核心观点 - 行业认为现有光刻技术将在十年后无法满足需求，未来发展的核心路径是提高数值孔径（NA）和缩短波长[2] - ASML正在研发下一代超高数值孔径（hyper NA，NA 0.75）EUV光刻设备，可将最小可印刷尺寸缩小36%至约5纳米[3] - IBM探讨了采用3.1纳米波长的替代方案，该方案能带来更大的景深，并将线边缘粗糙度降低20%[4][7] 光刻技术发展路径：提高数值孔径（NA） - ASML最新的高NA EUV设备数值孔径为0.55，正在研发的下一代设备数值孔径将达到0.75[3] - 数值孔径从0.55提升至0.75，在其他条件相同的情况下，最小可印刷尺寸将缩小36%，约为5纳米[3] - 过去的光刻技术（如ArFI）最终达到了大于1.0的数值孔径，表明NA提升有历史先例和潜力[3][9] - 提高NA面临景深减小的挑战，解决方案包括改进对焦控制、传感器、扫描仪或使用更平坦的晶圆[3] - 光学制造商蔡司已设计出尺寸略大于现有0.55 NA工具的透镜组件，ASML计划制造能兼容超高NA或高NA透镜的光刻工具，实现直接替换[3] 光刻技术发展路径：缩短波长 - IBM关注的下一个波长为3.1纳米，比当前13.5纳米的EUV波长短四倍[4] - 使用更短波长（3.1纳米）达到特定分辨率所需的数值孔径更小，因此景深比使用更长波长时更大[4] - 采用3.1纳米波长可对光学设计进行调整，与13.5纳米波长相比，能将线边缘粗糙度降低20%，使印刷线条更接近理想状态[7] - 降低线边缘粗糙度和边缘定位误差是IBM未来15年光刻技术路线图的主要目标之一[7] - 缩短波长至3.1纳米面临反射镜反射率低的挑战，目前反射率约为35%至40%[7] - 若一台光刻设备使用5面反射率为35%的反射镜，光源发出的光线将损失99.5%[7] - 解决反射率问题需减少反射镜数量，但具体数量（可能在2到10面之间）及其他基础设施问题尚待解决[7][8] 光刻技术历史演进 - 光刻技术发展史显示，每次波长改变后，业界都会将数值孔径推向极限[9] - 数值孔径的极限由当时最先进的光学设计和制造水平决定[9] - 历史波长与NA演进：G-line（436nm，最高NA 0.43）、I-line（365nm，最高NA 0.43）、KrF（248nm，最高NA 0.80）、ArF（193nm，最高NA 0.93）、ArFI（193nm，最高NA 1.35）、EUV（13.5nm，首次NA 0.25，最高NA 0.33，2023年达0.55，未来可能达0.75）[9] - NA的提升得益于技术进步，如使用更透明的玻璃、更大透镜、步进扫描、非球面镜、折反式设计以及极端非球面镜等[9]