英特爾前CEO坐鎮(zhèn)，這家初創(chuàng)想分ASML的蛋糕

2025年 3 月，初創(chuàng)公司 xLight 宣布，英特爾（Intel）前 CEO 帕特·基辛格將擔(dān)任其執(zhí)行董事長(zhǎng)。這家公司于 2021 年成立，目標(biāo)是將半導(dǎo)體光刻機(jī)的光源，換成粒子加速器驅(qū)動(dòng)的自由電子激光，并在 2028 年之前造出原型機(jī)。

2026 年以來(lái)，xLight 在資本市場(chǎng)動(dòng)作不斷。6 月初，它拿到了美國(guó)商務(wù)部基于芯片法案（CHIPS）的 1.5 億美元股權(quán)投資。6 月底，據(jù)科技媒體 The Information 消息，其正向投資人啟動(dòng)新一輪 3.5 億美元的融資談判。

其間，xLight 還計(jì)劃向阿斯麥（ASML）、臺(tái)積電（TSMC）、英特爾和美光（Micron）遞出橄欖枝，邀請(qǐng)這些半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的核心玩家也加入本輪。

如果最終敲定，這將成為 xLight 成立四年來(lái)規(guī)模最大的一次募資，累計(jì)融資金額將達(dá)到約 5.5 億美元。

給 EUV 設(shè)備換一種光源

在整個(gè) AI 芯片供應(yīng)鏈中，荷蘭 ASML 是目前全球唯一能造極紫外光刻（EUV）設(shè)備的公司，占據(jù)了 94% 左右的光刻設(shè)備市場(chǎng)份額。2026 年第一季度，ASML 營(yíng)收 88 億歐元，毛利率 53%，全年指引上調(diào)至 360 億~400 億歐元，手里還積壓著 388 億歐元的未完成訂單。

行業(yè)內(nèi)，尼康（Nikon）和佳能（Canon）多年前就退出了先進(jìn)光刻設(shè)備的角逐，只為成熟制程提供產(chǎn)品。中國(guó)的上海微電子裝備（SMEE）屬于后起之秀，但公開(kāi)的最先進(jìn)設(shè)備僅達(dá)到 28 納米節(jié)點(diǎn)的浸沒(méi)式深紫外光刻（DUV）。

xLight 不直接追趕 ASML 的技術(shù)路線，它選擇給 EUV 設(shè)備換一種光源。

一臺(tái) EUV 光刻機(jī)包含超過(guò) 10 萬(wàn)個(gè)零部件，三大核心系統(tǒng)是光源、光學(xué)系統(tǒng)和雙工作臺(tái)。其中，每臺(tái)光刻機(jī)內(nèi)置一套獨(dú)立光源，是整機(jī)最復(fù)雜、最昂貴的部分之一。按物料成本計(jì)算，光源系統(tǒng)約占 15%。回顧光刻技術(shù)的演進(jìn)史，從紫外光到深紫外再到極紫外，每次制程躍遷的起點(diǎn)都源于光源波長(zhǎng)的縮短。

ASML 的 EUV 光刻機(jī)由激光等離子體（LPP）技術(shù)提供光源。原理是用大功率二氧化碳激光，以每秒 5 萬(wàn)次的頻率轟擊空中下落的錫液滴，將其加熱到約 50 萬(wàn)度，激發(fā)出 13.5 納米波長(zhǎng)的極紫外光，光束通過(guò)多層鏡片收集，被引導(dǎo)至晶圓上的光刻膠，完成納米級(jí)光路的曝光。

LPP 在功率和效率上有硬傷。每小時(shí)產(chǎn)出約 180 片以上的晶圓，就需要將光源輸出功率穩(wěn)定維持在 250 瓦以上。2012 年，ASML 收購(gòu)了當(dāng)時(shí)唯一一家能實(shí)現(xiàn)百瓦級(jí)功率的美國(guó) LPP 光源集成開(kāi)發(fā)商 Cymer，并將其系統(tǒng)放進(jìn)自己的光刻機(jī)，以加速功率爬升進(jìn)程。

但按照現(xiàn)有技術(shù)，電能與 EUV 光之間的轉(zhuǎn)換效率僅有千分之幾，加之錫液滴濺射污染導(dǎo)致鏡片壽命有限等問(wèn)題，真實(shí)工況下的功率提升相當(dāng)困難。截至今日，ASML 燒了數(shù)十億美元，量產(chǎn)功率也只觸及 600 瓦，對(duì)應(yīng)單臺(tái)設(shè)備每小時(shí)產(chǎn)出 220 片晶圓的產(chǎn)能。

在 xLight 設(shè)想中，EUV 光刻機(jī)可以使用粒子加速器產(chǎn)生的自由電子激光（FEL）。這是一種已在科研領(lǐng)域使用數(shù)十年的技術(shù)，直線加速器將電子束加速到接近光速的能量水平，再讓電子束通過(guò)一組名為波蕩器的磁鐵陣列，磁場(chǎng)使電子做正弦擺動(dòng)，輻射出高度準(zhǔn)直的相干光。通過(guò)調(diào)整電子能量和波蕩器參數(shù)，輸出光的波長(zhǎng)可連續(xù)調(diào)節(jié)，理論上覆蓋了從太赫茲到硬 X 射線的廣譜范圍。

（來(lái)源：xLight）

2010 年代初，已有學(xué)者提出了構(gòu)建基于能量回收型直線加速器（ERL）的緊湊型 FEL 設(shè)想。方案預(yù)估，一臺(tái)占地約 800 平米、建在地下的 ERL-FEL 設(shè)施，消耗兆瓦級(jí)電力，平均可提供約 5 千瓦的 EUV 功率。

與 LPP 技術(shù)相比，F(xiàn)EL 不依賴等離子體轉(zhuǎn)換，理論上可實(shí)現(xiàn)更高的能效、更窄的光譜帶寬和更高的亮度。根據(jù)公開(kāi)信息，xLight 的技術(shù)目標(biāo)是在 2~7 納米的 Blue-X 波段（也稱“超越 EUV”波段）精確調(diào)諧。

作為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的下一代光刻波長(zhǎng)，該波段比當(dāng)前 13.5 納米的 EUV 波長(zhǎng)更短、接近軟 X 射線的區(qū)間。公司同時(shí)是國(guó)際光刻技術(shù)組織 EUV Litho 主導(dǎo)的 Blue-X 聯(lián)盟成員，聯(lián)盟專注于研發(fā) 13.5 納米以下的光刻技術(shù)，同為成員的還有 IBM、Intel 等單位。

在設(shè)備集成上，F(xiàn)EL 是中央化光源，一臺(tái) FEL 可同時(shí)驅(qū)動(dòng)多臺(tái)掃描器（構(gòu)想中可達(dá) 20 臺(tái)以上）。這是一次解耦性的架構(gòu)改變，有望使晶圓廠的光刻車間從“機(jī)器+光源”轉(zhuǎn)為“光源中心+掃描器集群”。

xLight 宣稱，其 FEL 系統(tǒng)的功率是現(xiàn)有系統(tǒng)的 4 倍以上，在美國(guó)現(xiàn)有晶圓廠部署 xLight FEL 可將生產(chǎn)效率提高 50%，并消除對(duì)錫或氫等耗材的需求；而在新建晶圓廠部署 xLight FEL 可將生產(chǎn)效率提高 100%。這將使生產(chǎn)商能造出特征尺寸更小、效率更高的芯片，以此擴(kuò)展下一代光刻技術(shù)。

（來(lái)源：xLight）

與美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室體系深度綁定

這家年輕公司宣稱顛覆 ASML 現(xiàn)有光源系統(tǒng)的底氣，源自一支老牌的先進(jìn)光源和半導(dǎo)體人才隊(duì)伍。

創(chuàng)始人尼古拉斯·凱利茲（Nicholas Kelez）曾在美國(guó)能源部國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作了約 20 年，曾參與建造先進(jìn)光源（ALS）等關(guān)鍵儀器，之后轉(zhuǎn)任斯坦福直線加速器中心（SLAC）的直線加速器相干光源（LCLS）項(xiàng)目總工程師。尼古拉斯還曾短暫加入光子量子計(jì)算公司 PsiQuantum，領(lǐng)導(dǎo)首臺(tái)實(shí)用量子計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)工作。

除了創(chuàng)始人，帕特·基辛格（Pat Gelsinger）2024 年 12 月卸任 Intel CEO 后，于次年 3 月出任 xLight 執(zhí)行董事長(zhǎng)。帕特此前一直大力推動(dòng)美國(guó)本土半導(dǎo)體制造能力建設(shè)，在拜登政府時(shí)期為 Intel 拿下 85 億美元的 CHIPS 補(bǔ)貼。

公司技術(shù)顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)中，吉姆·威利（Jim Wiley）曾在 ASML 任職 14 年，專注 EUV 光刻和光掩模業(yè)務(wù)；桑賈伊·納塔拉詹（Sanjay Natarajan）曾任 Intel 高級(jí)副總裁及代工技術(shù)研究與外部研發(fā)合作部門總經(jīng)理，有 32 年半導(dǎo)體從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

公司研發(fā)路徑深度綁定美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室體系，與康奈爾大學(xué)、洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LANL）、費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室（Fermilab）等部門建立了深度技術(shù)合作。

資金結(jié)構(gòu)層面，2025 年 7 月，公司完成 4,000 萬(wàn)美元 B 輪融資；2025 年 12 月，美國(guó)商務(wù)部與 xLight 簽署不具約束力的意向書，承諾通過(guò) CHIPS 法案向其投資 1.5 億美元股權(quán)資金，用于建造首臺(tái)原型機(jī)，與此前以補(bǔ)貼為主不同，這筆投資使聯(lián)邦政府直接成為 xLight 最大股東之一。

（來(lái)源：xLight）

xLight 還與未披露的貸方簽署了總額最高 42 億美元的非約束性項(xiàng)目融資協(xié)議，加上如今在談判階段的新一輪 3.5 億美元融資，這些共同構(gòu)成了 xLight 首批七座設(shè)施的資金底盤。

不造光刻機(jī)，要做零件供應(yīng)商

xLight 并不計(jì)劃制造完整的光刻機(jī)，未來(lái)，F(xiàn)EL 光源可作為零部件被 ASML 買下，取代原有的 Cymer 系統(tǒng)。ASML CEO 克里斯托夫·富凱（Christophe Fouquet）公開(kāi)承認(rèn)，雙方在進(jìn)行技術(shù)演示合作，但同時(shí)強(qiáng)調(diào)這是一段“漫長(zhǎng)的旅程”。

xLight 的“寄生式創(chuàng)新”策略一方面高度聚焦研發(fā)資源，繞過(guò)整機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、鏡片光學(xué)、機(jī)械精密對(duì)準(zhǔn)等衍生技術(shù)挑戰(zhàn)；但反過(guò)來(lái)，這讓公司命運(yùn)與 ASML 的接納度高度綁定，如果 ASML 在 LPP 路線上實(shí)現(xiàn)突破，或者其內(nèi)部光源團(tuán)隊(duì)提出更優(yōu)方案，xLight 的市場(chǎng)空間將被嚴(yán)重壓縮。

目前，ASML 依然堅(jiān)信 LPP 路線能滿足產(chǎn)業(yè)需求，2026 年初，ASML 宣布在圣迭戈實(shí)驗(yàn)室成功演示了 1,000 瓦的 EUV 光源，預(yù)計(jì)到 2030 年將單臺(tái)設(shè)備產(chǎn)能提升至 330 片/小時(shí)，未來(lái)甚至有望將功率提升至 1,500~2,000 瓦。

xLight 計(jì)劃于 2028 年在紐約州奧爾巴尼納米科技綜合體啟動(dòng)原型機(jī)測(cè)試，使用基地配套的 EUV 光刻設(shè)備驗(yàn)證 FEL 光源在產(chǎn)業(yè)級(jí)環(huán)境中的表現(xiàn)。

ASML 對(duì)光刻機(jī)的壟斷在全球芯片供應(yīng)鏈中形成了單點(diǎn)故障（Single Point of Failure）：由于缺乏備份方案，一家公司的產(chǎn)能波動(dòng)和當(dāng)?shù)卣隹谡叩恼{(diào)整，足以改變整個(gè)產(chǎn)業(yè)的供給曲線。為消除這種不確定性，美國(guó)將焦慮直接轉(zhuǎn)化為政策行動(dòng)，2025 年初以來(lái)對(duì)至少 12 家私營(yíng)企業(yè)進(jìn)行了股權(quán)投資，以此探索可能的替代方案。

以 xLight為例，美國(guó)政府的觸手深入公司的研發(fā)、生產(chǎn)、資金等多個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì) xLight 自身而言，政府資金和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室資源是護(hù)城河，但由此帶來(lái)的出口限制和政治周期風(fēng)險(xiǎn)，也可能成為其全球化拓展的天花板。

瞄準(zhǔn) 2028，但不確定性太多

已有更激進(jìn)的參與者要徹底撬動(dòng) ASML 的地位。成立于 2022 年的舊金山初創(chuàng)公司 Substrate 選擇了基于粒子加速器的 X 射線光刻路徑，理想的目標(biāo)波長(zhǎng)比 Blue-X 更短，輸出光更窄、更精細(xì)。

其商業(yè)策略是自建晶圓廠、光刻機(jī)，并提供代工服務(wù)，目標(biāo) 2028 年量產(chǎn)，與臺(tái)積電正面競(jìng)爭(zhēng)。在彼得·蒂爾的支持下，Substrate 在 2025 年完成 1 億美元 A 輪融資，估值超 10 億美元。公司宣稱已造出原型機(jī)，并在美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室完成 2 納米制程的圖案化測(cè)試。創(chuàng)始人表示，這一路線將使晶圓廠建設(shè)成本降至“數(shù)十億美元”，不過(guò)，“既要又要”的模式實(shí)現(xiàn)起來(lái)只會(huì)更困難。

中國(guó)也在推進(jìn)自主 EUV 光源技術(shù)。據(jù)公開(kāi)消息，國(guó)內(nèi)多個(gè)團(tuán)隊(duì)正在探索不同技術(shù)路徑，包括對(duì)現(xiàn)有 LPP 技術(shù)的逆向研發(fā)，目標(biāo)是在 2028 至 2030 年間實(shí)現(xiàn)突破。

其中，哈爾濱工業(yè)大學(xué)等機(jī)構(gòu)嘗試開(kāi)發(fā)基于激光誘導(dǎo)放電等離子體（LDP）的光刻方案，原理是在電極間將錫蒸發(fā)后通過(guò)高壓放電激發(fā)等離子體，結(jié)構(gòu)比 LPP 更簡(jiǎn)單、占地更小，但發(fā)光功率密度有限，能否支撐量產(chǎn)仍存疑。

除了 FEL 和 X 射線，還有幾條探索程度不同的次級(jí)路徑：定向自組裝（Directed Self-Assembly）利用化學(xué)過(guò)程在納米尺度上實(shí)現(xiàn)自對(duì)準(zhǔn)圖案，但只適用于規(guī)則結(jié)構(gòu)；納米壓印光刻（Nanoimprint Lithography）由佳能商業(yè)化，已在三維 NAND 閃存領(lǐng)域獲得有限應(yīng)用，但無(wú)法處理復(fù)雜邏輯芯片；多電子束光刻（Multi-Beam E-Beam Lithography）由荷蘭 Mapper Lithography 等公司推進(jìn)，因吞吐率太低始終未能進(jìn)入主流量產(chǎn)。

所有挑戰(zhàn)者都瞄準(zhǔn)了 2028 年前后的時(shí)間窗口，這同時(shí)是 AI 芯片需求曲線與 ASML High-NA EUV 量產(chǎn)爬坡的交匯點(diǎn)，誰(shuí)在這個(gè)窗口里證明自己，就能獲得下一代芯片基礎(chǔ)設(shè)施的入場(chǎng)券。

不過(guò)，F(xiàn)EL 驅(qū)動(dòng) EUV 光刻在工程上仍是一片幾乎完全空白的領(lǐng)域，工業(yè)可靠性、能效、可維護(hù)性等關(guān)鍵維度的驗(yàn)證進(jìn)度都是零。要達(dá)到千瓦級(jí)穩(wěn)定輸出，還需要配合部署穩(wěn)定可用的光陰極注入器、超導(dǎo)射頻加速器、能量回收系統(tǒng)等尖端部件。其自身體積、輻射屏蔽、電力消耗標(biāo)準(zhǔn)較高，對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施或許需要重新建設(shè)。

圖 | 設(shè)計(jì)構(gòu)想（來(lái)源：xLight）

即使原型機(jī)成功，xLight 還需要找到愿意提供多臺(tái) EUV 設(shè)備的客戶完成集成測(cè)試，在 ASML 已經(jīng)把“機(jī)器+光源”深度耦合的現(xiàn)實(shí)下，這可能比技術(shù)本身更難。

在一個(gè)被單一供應(yīng)商完全控制的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)上，走一條有技術(shù)基礎(chǔ)卻無(wú)工業(yè)落地的替代路徑，xLight 至少初步選對(duì)了生態(tài)位。如果成功，EUV 光刻機(jī)最昂貴的核心部件將出現(xiàn)第二家來(lái)自美國(guó)的供應(yīng)商；但如果失敗，則將為“硬件比軟件難十倍”的累累論據(jù)再添一筆。

參考內(nèi)容：

https://www.theinformation.com/articles/u-s-backed-chipmaking-startup-chaired-former-intel-ceo-raising-350-million

https://www.xlight.com/blog/xlight-finalizes-150m-chips-incentives-with-u-s-department-of-commerce

https://www.xlight.com/blog/xlight-raises-40-million-series-b-to-revolutionize-semiconductor-manufacturing

https://www.reuters.com/world/china/how-china-built-its-manhattan-project-rival-west-ai-chips-2025-12-17/

運(yùn)營(yíng)/排版：何晨龍

注：封面/首圖由 AI 輔助生成