在美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL），科研人员正致力于一项可能重塑半导体制造行业的突破性技术。他们正在研发的基于铥元素的拍瓦级激光技术，被看作是现有极紫外光刻（EUV）技术中二氧化碳激光器的一个潜在替代者，这项技术有望将光源效率提升近十倍。
目前，EUV光刻系统的能耗问题一直是行业关注的重点。不论是低数值孔径（Low-NA）还是高数值孔径（High-NA）的EUV系统，其功耗都相当可观，分别高达1170千瓦和1400千瓦。这种高能耗主要源自EUV系统的工作原理：利用高能激光脉冲以极高的频率蒸发锡滴，形成等离子体并发射13.5纳米波长的光。这一复杂过程不仅需要庞大的激光基础设施和高效的冷却系统，还需要在真空环境中进行，以避免EUV光被空气吸收。EUV工具中的先进反射镜只能反射部分EUV光，因此需要使用更强大的激光来提高产能。
LLNL提出的“大口径铥激光”（BAT）技术正是为了解决这些能耗和技术挑战。与目前使用的二氧化碳激光器（波长约为10微米）不同，BAT激光器的工作波长为2微米，这一改变理论上能够显著提高锡滴与激光相互作用时的等离子体到EUV光的转换效率。BAT系统还采用了二极管泵浦固态技术，相较于气体二氧化碳激光器，具有更高的整体电效率和更出色的热管理能力。
LLNL的研究团队已经为这一技术奠定了坚实的基础。在过去的五年中，他们完成了理论等离子体模拟和概念验证实验，证明了BAT激光器在2微米波长下与锡滴相互作用的潜力。LLNL的激光物理学家布伦丹·里根表示，这些工作已经在EUV光刻领域产生了重要影响，团队对未来的研究充满期待。
然而，尽管BAT技术展现出巨大的潜力，但将其应用于半导体生产仍面临重大挑战。现有的EUV系统经过数十年的发展才达到目前的成熟度，因此BAT技术的实际应用可能需要较长时间，并需要对现有基础设施进行重大改造。
面对半导体制造行业日益增长的能耗问题，BAT技术的出现无疑为行业提供了新的解决方案。据行业分析公司预测，到2030年，半导体制造厂的年耗电量将达到54000吉瓦（GW），超过一些国家的年用电量。如果下一代超数值孔径（Hyper-NA）EUV光刻技术投入市场，能耗问题可能会进一步加剧。因此，行业对更高效、更节能的EUV技术的需求将持续增长，而LLNL的BAT激光技术正是这一需求的有力回应。
