馬斯克旗下SpaceX與Tesla擬建Terafab晶片設施 市場憧憬FEL技術或顛覆EUV光刻產業

全球首富馬斯克（Elon Musk）旗下兩大科技巨頭——美國太空探索公司SpaceX以及電動車生產商Tesla(特斯拉)，近期宣佈將聯手斥資168億美元，於美國德州興建一座名為Terafab的先進晶片設施。此舉不僅標誌著馬斯克在晶片製造領域的重大投入，市場更盛傳其可能採納「自由電子激光器」（Free Electron Laser, FEL）技術路線，劍指荷蘭光刻機龍頭艾司摩爾（ASML）現有的「激光產生等離子體」（Laser-Produced Plasma, LPP）極紫外光（EUV）光源技術，意圖顛覆傳統EUV晶片生產的壟斷格局。 有博客及業界人士發布消息指，從Terafab的相關資訊及馬斯克其後的社交媒體回應，例如他曾發布「FEL FTW」的字眼，似乎印證了這種技術方向。同時，Terafab廠房細長的設計，亦被部分分析人士解讀為可能為FEL技術所需的龐大設備預留空間。儘管馬斯克採納FEL技術目前仍屬市場猜想階段，但已在業界掀起熱烈討論，顯示其潛在影響力不容小覷。 FEL技術具備多項理論優勢，包括高功率、高相干性、波長可調，以及更佳的能源效率。理論上，FEL有能力將光刻光源的波長從目前主流的13.5納米，進一步推進至6納米甚至更短。這將對晶片製造的精密度帶來革命性提升。然而，FEL的產業化面臨巨大挑戰，其中包括其所需的龐大加速器系統、高昂的成本，以及在量產穩定性方面的考驗。值得留意的是，FEL及粒子加速器並非新技術，多年來科研機構已廣泛應用於產生質子、中子等亞原子粒子。 從原理上看，FEL是透過讓接近光速飛行的電子穿過週期性變化的磁場，從而產生激光。其波長可透過改變磁場變化的頻率或入射電子速度來靈活調整。相較之下，傳統LPP技術的EUV光刻機，更像是一把固定焦距的「光刻刀」，而FEL則被形容為一把可以持續調整波長、更具彈性的「光學工具」。 市場消息指出，美國初創公司xLight正是FEL技術路線的堅定支持者。據稱，xLight研發的FEL光源所產生的功率，比現有的LPP裝置高出四倍。透過提供高達四倍的EUV功率，晶片製造商有望大幅優化圖案改進、提升生產效率和產品良率，從而為每台掃描儀每年額外創造數十億美元的收入，並將每片晶片的成本降低約50%。此外，單個xLight系統據稱可支援多達20台ASML系統，並擁有長達30年的使用壽命，預期可將資本開支（CAPEX）及營運開支（OPEX）降低三倍以上，帶來顯著的經濟效益。 有分析認為，FEL技術真正可能帶來的革命，不單止是取代現有EUV光源，而是提供一種截然不同、具備更短波長及更高亮度的光源解決方案，徹底改變未來晶片製造的路徑。儘管如此，LPP技術憑藉其發展成熟和量產穩定性，目前仍佔據市場主導地位。未來的關鍵競爭將在於，如何在更短波長下同時兼顧功率、效率、穩定性與成本，這將是決定下一代光刻技術格局的重要因素。