馬斯克挑戰ASML EUV獨霸地位？TeraFab傳擬改用FEL光源造晶片

特斯拉 (TSLA-US) 執行長馬斯克旗下傳出籌備中的晶圓廠計畫「TeraFab」，可能捨棄艾司摩爾 (ASML-US) 獨家壟斷的極紫外光（EUV）雷射誘發電漿（LPP）光源技術，改採自由電子雷射（FEL）路線產生曝光所需的短波長光源。

若消息屬實，這將是半導體先進製程數十年來最核心的光源技術首度出現挑戰者，牽動的不只是艾司摩爾的市場地位，更可能改寫晶圓代工業長期倚賴單一供應商的產業結構。

這項推測源自有分析人士觀察 TeraFab 公開的廠房設計後提出，馬斯克本人稍後的回應內容，並未否認這個方向，讓討論在業界迅速發酵。

不過截至目前，馬斯克與其團隊尚未正式證實相關規劃，一切仍屬外界解讀。

分析指出，外界之所以認真看待這個猜測，關鍵在於 FEL 在光源性能上確實展現出 LPP 難以企及的優勢。

現行艾司摩爾的 EUV 光源波長固定在 13.5 奈米，輸出功率長期卡在 1 千瓦左右的天花板；FEL 不僅波長可依電子束能量與磁場設定自由調整，功率更可輕易達到數千瓦甚至數萬瓦等級，同調性與光波純淨度也非 LPP 能比擬。

能源效率上差距同樣懸殊：LPP 系統約需 4.4 百萬瓦電力才能產出 1 千瓦可用 EUV 光，整體效率僅約 0.05%；採用能量回收技術的 FEL 系統（ERL-FEL）估計僅需 0.7 百萬瓦即可產出等量光源，效率高出約六倍。

事實上，走 FEL 路線並非馬斯克首創。美國新創公司、由英特爾前執行長季辛格（Pat Gelsinger）出任執行董事長的 xLight 早已投入此一領域。

xLight 的架構是將電子送入粒子加速器加速後，導入具週期性磁場的波盪器產生同調光束，再透過類似光纖管線的傳輸系統，將光源從中央加速器設備分送至晶圓廠內各台曝光機。

該公司宣稱其光源功率可達現行 LPP 的四倍，單一系統最多可供應二十台艾司摩爾曝光機，使用年限長達三十年，有望大幅壓低晶圓廠的資本與營運支出。

值得注意的是，儘管光源性能佔優，FEL 要真正取代現行 EUV 量產工藝，仍有相當長的路要走。

分析指出，EUV 微影對光源的要求不只是「產生特定波長的光」，還必須同時具備高穩定性、高重複頻率、高可靠度、極低成本與極長運轉時間，並與現行反射式光學系統相容，這正是艾司摩爾歷經多年工程化累積出的護城河。

相較之下，FEL 需搭配大型電子加速器、波盪器、真空系統與束流控制系統等龐大設備，體積與建置成本都相當可觀，短期內難以複製艾司摩爾的量產優勢。

業界人士分析，FEL 真正的價值或許不在於立即取代現行 EUV，而在於為下一世代更短波長的微影技術鋪路。

一旦製程進入 6 奈米級、5 奈米級甚至更短波長的探索階段，FEL 波長可調、高同調性、高峰值亮度的特性將更具吸引力，但波長愈短，連帶的光學系統、光罩、光阻材料與真空系統等挑戰也會同步升高。

除 FEL 外，高次諧波產生（HHG）、放電電漿（DPP）與同步輻射等技術路線也在業界討論之列，各自在成熟度、亮度與體積上各有取捨。

無論最終何者勝出，包括 FEL 在內的所有候選技術目前都仍面臨不少工程挑戰，距離商業化量產的時間表仍是未知數。

馬斯克旗下 TeraFab 究竟會採取何種光源路線，仍待官方進一步證實。