随着英特尔、三星、台积电以及日本即将落成的先进晶圆代工厂 Rapidus尽管各家公司都各自准备将越来越多的晶体管塞进每平方毫米的硅片中，但它们有一个共同点，那就是它们所依赖的极紫外 (EUV) 光刻技术极其复杂、极其昂贵，而且操作成本极高。主要原因是，该系统的 13.5 纳米光的来源是使用地球上最强大的商用激光器喷射飞散的熔融锡滴的精确且昂贵的过程。

但一种非常规替代方案正在酝酿之中。日本筑波高能加速器研究组织（KEK）的一组研究人员认为，如果利用粒子加速器的能量，EUV 光刻技术可能会更便宜、更快速、更高效。

KEK 先进光源研究员 Norio Nakamura在参观该设施时告诉我：“FEL 光束的极高功率、较窄的光谱宽度以及其他特性使其非常适合用于未来的光刻技术。

弗吉尼亚州托马斯·杰斐逊国家加速器设施最近退休的高级研究员斯蒂芬·本森(Stephen Benson) 估计，整个 EUV-LPP 系统的电光转换效率可能不到 0.1%。他说，像 KEK 正在开发的这种自由电子激光器，其效率可能是前者的 10 到 100 倍。

KEK 正在开发的系统通过将电子加速到相对论速度，然后以特定方式偏离其运动来产生光。

中村解释说，这个过程始于电子枪将电子束注入一根数米长的低温冷却管。在这个管子里，超导体发出射频 (RF) 信号，驱动电子越来越快地移动。然后电子旋转 180 度，进入一个叫做波荡器的结构，这是一系列方向相反的磁铁。（KEK 系统目前有两个。）波荡器迫使高速电子沿正弦路径运动，这种运动导致电子发光。

在线性加速器中，注入的电子从射频场获得能量。通常，电子随后会进入自由电子激光器，并立即被处理到束流收集器中。但在能量恢复线性加速器 (ERL) 中，电子会回到射频场，并将其能量借给新注入的电子，然后再进入束流收集器。

上述逻辑可得粒子加速器可以使EUV光刻技术更便宜、快速、高效。

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