有没有清楚的大佬来评价一下光刻厂的问题？

这两天看到到处都在说我们搞出了光刻机。我就看了一下，好像说法是，我们把光刻功能拆解了，做成了光刻厂产线。大家都很高兴。
我想问一下：
1.能耗问题：光刻机本身能耗就非常大，现在做成了光刻厂那么能耗就更为严峻了，光刻厂能好要高出多少？
2.掩膜板问题：如果是利用多条光刻线路来完成的话，是不是意味着我们要多出数倍的掩膜板？
3.良品率问题：光刻机改光刻厂，那么工艺程序上步骤一定会多出很多。这样对产品良品率影响多大？
如果说，我们的光刻成本过高的话，那光刻厂的诞生意义还有那么大吗？（我不否认从无到有的突破性意义，而是商业上的意义）。我们都知道，他是用来产5nm或更高工艺的。也就是说，以后要用高技术芯片和外国产品打商战用的。如果光刻厂成本过高，厂家是活不下来的。如果全靠国家补贴，那会不会又给经济危机埋雷？

看了不少人的评价，感觉像是量子力学和相对论在新领域的一次对抗。

作为曾经的科研人员，现在知乎的著名民科，忍不住答一个

我刚博士毕业的时候，本来想去一家维也纳的离子光刻公司，面试全过了，最后被合作方台积电否了，告诉这家公司，坚决不能用中国人，当时把我气的在家喝了半个月酒，后来直到喝发烧了才停下来。
这家公司的网址是
https://www.ims.co.at/说传统光刻机的技术难点
光刻机的分辨率由光子的波长决定，所以要达到越高的精度，就需要波长越短的光子，但是这种光子有两个技术问题，第一个是，光子的波长是由光源的物理性质决定的，光子本质是能级跃迁产生的，而这个跃迁到底是多少，不是人能够随意决定的。第二个是波长越短，光子能量就越高，而要想产生这种光子，除了解决产生这种光的技术问题，还自然需要消耗大量的能量。
然后呢，下一个技术难点就是把产生的光线聚焦进行光刻，这个非常麻烦，需要品质很高的透镜组。这个又存在两个技术难点，一个是要求透镜本身和装配极其精密，只有老牌工业强国有这个技术实力。另一个是随着光子波长的变短，透镜组在光的投射反射过程当中本身消耗大量的能量，最终用于光刻的能量不到光源能量的1%。而且波长越短，浪费的越多。
也就是说，首先消耗大量的能量产生光源，然后经过复杂昂贵的透镜组又给浪费了，这意味着消耗了大量的电能产生光线，然后还要用大量的冷却水进行降温。所以台积电是台湾的能耗大户，同时必须靠近水源用于冷却。
说白了这条技术路线就是条死胡同。

如果继续发展先去会怎么样呢？就是光刻机更加昂贵，能耗会越来越大，冷却水也越来越多。

那么另一条技术路线是什么呢？就是离子光刻。
学过高中物理的都知道，任何带电粒子，在电场下就可以加速，这种技术早就应用于核物理领域，把粒子加速到接近光速都不是什么问题，当然光刻机也用不着这么高能量的粒子。但是可以确定的是，就现在的技术，可以把任何带电粒子加速到需要的任何能量速度，这个技术是完全成熟的。
另一个是把粒子聚焦，这个技术其实也很成熟，一直以来应用于透射电镜，用电镜既然可以看到原子，把电子聚焦就根本不是什么问题。
而且电镜中的电磁透镜本质上是通过电场磁场偏转电子，所以不存在类似光子的折射反射，也就没有额外的能量损耗。
最后一步，进行光刻，其实原理也很简单，就是通过控制电压对电子束进行偏转，具体能达到什么精度我不清楚，但是应该可以。
离子束确实会污染,但是电子书应该可以.
所以了，这条技术路线的各个步骤几乎是现成的，只要资金和人才到位，搞出来不敢说是分分钟，也是完全可控的。

几年前我把这个想法说给相关人士听，对方对其技术原理和可行性完全不关心，直接否决，理由如下，这个如果好用，台积电为什么不用？洋人都搞不出来，你怎么可能搞出来？
我感觉十分无语，中国科技的落后源于精神的阳痿。

我曾经在大约10年前在天涯车版发帖说汽车的车架不应该通过冲压焊接工艺实现，应该用压铸，结果所有人都在嘲讽，说了一大堆不可能的原因，结果前两年马斯克这么干了，我咋没见人反对嘲讽？

天天喊创新，其实连想都不敢想。

1. LPP光源效率极差，25kW的二氧化碳激光打在液态锡滴上，产生250W的EUV光，经过11面镜面收集和反射后，投影在光刻胶上的功率只有几瓦甚至不到1瓦 （每小时100片，60%占空比下，需要550mW）. SSMB光源直接可以产生1kW~10kW级别的高光谱纯度、高准直度和高相干性的连续波EUV激光，光源系统需要的镜面从11面减少到3面，光路损失大幅降低，最终能效反而会高很多。加速器光源设施能耗都不算很高，目前作为大型基础科学设施建设的光源整个设施（包含全部附属建筑和设备）年用电量在1~2亿度。（佐证广东省发展和改革委员会 - 广东省能源局关于深圳中能同步辐射光源项目节能报告的审查意见）台积电2022年能耗超过220亿度，其单台EUV光刻机用电量超过1000万度。
此外，LPP光源为了充分收集锡滴发射的光，前几级镜面需要做得很大，凭空提高了制造难度。加速器光源产生的辐射横截面很小，发散角也很小，只需很小的镜面扩束即可达到所需的光束截面，对于光学系统的制造难度也大大降低。
2. 台积电截止2021年底有80多部EUV光刻机，难道它们共用一个掩模版吗？
3. 更换光源不一定带来更多工序，特别是当你更换了性能更好的光源。LPP光源由于辐射的是脉冲光，而且是非相干光源，其制约了投影的性能。采用连续波、相干光源的工艺，可以实现更高的分辨率和景深，甚至可以减少生产所需的步骤。

作为小行星防卫计划忽悠局的前成员，大致讲一下：

1.能耗问题：光刻机本身能耗就非常大，现在做成了光刻厂那么能耗就更为严峻了，光刻厂能好要高出多少？
HD：想要获得相对论中能量越大的物质，本就要付出更大的能量，热力学第二定律限制的。光刻机能耗大，是因为它的光源要建靶+高能激光射靶子，能量消耗的地方：
1，维持金属蒸汽。
2，产生高能打靶激光。
3，产生的光在蒸汽中被吸收；深紫外线极其容易被物质吸收。
4，光路上被反射膜、透镜、管道吸收。
整体理解上，可以看做一个高能激光阵列，轰击一块金属雾。这种属于原子层面的生产场景。为了提高光的输出能量，增加激光阵列、优化金属雾（可能是厚薄也可能是形状）。
光刻厂耗能的地方：
1，电子加速以及磁场维持。
2，产生诱导激光。
3，产生的光在光路上被反射膜、透镜、管道吸收。
整体理解上，可以看做是一团电子，在真空中受外力形成能量波动（蚁人在量子世界用古筝弹了一首笑傲江湖，电子团形成的环流是琴弦），由于量子力学中的能量守恒产生光。
前者的收敛值可以通过数学模型模拟计算得出，由于原子结构中原子核的质量占比远大于电子，故而收敛值天然的影响因素多。后者由于是单纯对电子进行微操，少了原子核的影响，这一部分的收益理论上也能算出来。在光功率增密上，前者的那个收敛值上限会比较低，是增大激光阵列还是增密激光阵列，要看产出比。后者因为生产环境更加纯净，电子团是增量还是增密都好操作，同时量越大，轨道的能量利用率越高。后者还因为是相干光源，容易产生相位共振，在能量谱上面的图形更加好看，意味着能量利用率更高更稳定，也意味着由于光质量原因导致的不良率会大幅下降。
电子激发光子这个环节，由于两者原理的不同，个人盲猜至少一个0的差异，因为一个是球体投影到平面，一个是线的伸缩，这是维度的差异；原子核吸收再来三个0的差异；光路上再来一个0的差异；输出能量增密来一个0的差异，综合起来百万级的效率提升真有可能存在。
光刻厂的总耗能可能会大一些，但是因为效率高，平均下来不一定比现在的技术差。

2.掩膜板问题：如果是利用多条光刻线路来完成的话，是不是意味着我们要多出数倍的掩膜板？
HD：这里关心一下光路上，高功率光源对分光器件的损伤，似乎更重要的多。上面介绍的光刻厂生产的原始光源，功率要高得多，可能10倍是有的，光路上的器件肯定要重新开发，原有的多半不能用。而且由于是真空光路，散热方案可选也不多。

3.良品率问题：光刻机改光刻厂，那么工艺程序上步骤一定会多出很多。这样对产品良品率影响多大？
HD：在工程流程上没有本质区别，而前面提到新的光源能量谱更漂亮更稳定，理论上更有助于降低这部分的不良率。

如果说，我们的光刻成本过高的话，那光刻厂的诞生意义还有那么大吗？（我不否认从无到有的突破性意义，而是商业上的意义）。我们都知道，他是用来产5nm或更高工艺的。也就是说，以后要用高技术芯片和外国产品打商战用的。如果光刻厂成本过高，厂家是活不下来的。如果全靠国家补贴，那会不会又给经济危机埋雷？
HD：前面的分析，不反对效率更高这一猜测，也就意味着不反对成本更低这一猜测啊。
另外，个人也说过，这个机器或者这个理论，是可以融入到量子计算场景的，甚至于生产光是装置的副业，量子计算才是主业。
按照信息论与能量守恒原则，想获得半导体逻辑单元的输出，量子计算也将付出与效率对应的能量，当量子计算有着三个零或者四个零的效率提升时，量子计算的能耗不会比这个量级低，甚至还有两个零的提升。但是量子计算的爆发力带来的价值，怕是远远超过能源价值或者价格。
对于我国投入基于SSMB的EUV技术，大家怎么看?
为什么之前没想到建光刻厂这样的办法？
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小行星防卫计划忽悠局的片段：
轰20轰炸机对中国有何必要性？

因为电场力小，只有长度足够长能量才能更好地被粒子接收达到接近光速。
所以加入更长的加速器来推动带电粒子（这里是电子）
而且为了使带电高能粒子在加速器偏转需要加入磁场，做近似圆周运动时电子在切线方向上会减速，并把能量以同步辐射的形式释放出来，最早是在电子同步加速器上发现的。
FEL是一种激光技术，利用的也是之前提到的同步辐射但是这次同步辐射不是副产物而是目的----使用可以产生同步辐射的高速粒子团作为激光偕振的介质，让先产生的光在此偕振介质中级连放大产生激光，并输出激光。这种机关枪，打错了是激光器，需要高能电子枪加速带电粒子达到超高速，于是就把电子加速器拿来作为能量源，作为能量源给系统中的粒子充入动能。（关于偕振，偕振腔是什么，建议翻看激光原理与技术类书籍）
而因为电子在加速器中并不是均匀分布的，而是一段多一段少，甚至释放出的波长不固定以至于偶尔可以释放出某个波长的超短时间脉冲，偶尔释放出长波长的超短脉冲，但是用于纳米尺度显微照相是足够的了，所以被用于生物学等成像光源；但是作为光刻光源，简单的同步加速器是远不够的，毕竟光刻中的感光材料需要一个稳定波长的光源照射一段时间，不然甚至可能在瞬间的加热和催化下会碳化分解。
SSMB是一种优化FEL的改良方法，原理是因为先产生的同步辐射波长不受控，级连放大完的波长也不确定，脉冲也不稳定，如果使用一个外加的光源向FEL磁控组件偕振腔里输入可控波长的一个或一组种子光子，我们就能通过级连放大达到我们需要波长的光。


不要幻想明年就能上马项目开机生产，但是作为谈判筹码已经可以拿出来了，多的不能说，就这样。