哈工大赵永蓬教授团队研发LDP技术，挑战ASML光刻机霸权，欲打破技术封锁

小梅沙

哈工大赵永蓬教授团队研发LDP技术，挑战ASML光刻机霸权，欲打破技术封锁，或建成LDP-EUV原型机或重塑全球半导体秩序。
引言：一场“火花革命”如何撕开光刻机的“铁幕”？

当全球科技界还在为荷兰ASML的EUV光刻机神话顶礼膜拜时，位于中国东北冰城哈尔滨的一间实验室里，一场“火花革命”正悄然酝酿。两根电极之间迸发的等离子体火花，竟可能成为改写全球半导体规则的关键——这究竟是科幻小说的情节，还是中国科技突围的现实？

赵永蓬教授团队用完全不同于ASML的技术路径，在半导体制造的圣殿中点燃了自主突围的烽火。他们的“激光诱导放电等离子体（LDP）”技术，像武侠小说中“四两拨千斤”的绝技，以简约而巧妙的方式，试图将西方精心构筑的“光刻机铁幕”撕开一道裂缝。

但这场“火花革命”能否真正撼动ASML的霸主地位？它又将如何改变全球半导体产业的权力格局？答案，或许就藏在那束13.5纳米的极紫外光中。


一、EUV困局：被锁死的半导体金字塔尖

1.芯片制造的"光刻机霸权"

在半导体产业的金字塔尖，极紫外光刻机（EUV）如同掌握着"点沙成金"的魔杖。这项价值1.5亿美元的设备，能以13.5纳米波长的光在硅片上雕刻比病毒还小的电路结构，是制造7纳米以下芯片的唯一途径。

荷兰ASML凭借其激光产生等离子体（LPP）技术垄断全球市场，其核心部件来自德国蔡司的镜片、美国Cymer的激光源，构建起跨越17个国家5000家供应商的技术护城河。

2.技术封锁的"三重枷锁"

2019年美国主导的《瓦森纳协定》升级后，中国被排除在EUV供应链之外：


物理封锁：ASML对中国禁售EUV设备，至今累计扣留价值超200亿欧元订单。

技术断供：禁止向中国出口波长低于193纳米的光学系统、数值孔径高于0.33的物镜组件。

人才壁垒：美国商务部将中芯国际等59家中国实体列入实体清单，实施尖端人才流动管制。

二、LDP技术突破：从"激光炼金术"到"电火花开悟"

1.颠覆性技术路径对比


2.赵永蓬团队的"火花奇点"

在哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家重点实验室，研究团队通过两代装置迭代实现技术跨越：

第一代装置（2008-2015）：采用微秒级脉冲放电，实现等离子体密度1×10^18/cm³

第二代装置（2016-2024）：纳秒级快脉冲技术使等离子体温度突破50eV，辐射功率密度达3×10^13 W/cm²


这项被《自然·光子学》称为"等离子体工程奇迹"的技术，其核心创新在于：

双激光诱导放电结构：通过预电离激光形成导电通道，突破传统放电不稳定性瓶颈

磁压缩增强技术：利用轴向磁场将等离子体约束在直径<100μm区域，实现能量密度倍增

多层膜反射镜协同：与中科院光机所联合开发钼/硅多层膜镜片，反射率从60%提升至68%

三、技术领军人：赵永鹏的"等离子体长征"

1.从寒门学子到破壁者

这位1973年9月出生于黑龙江某农场的科学家，其科研轨迹与中国光刻技术发展高度重合：

1996年：在攻读博士期间发现氩离子准分子谐振效应，为放电等离子体研究奠定基础。

2008年：主持国家"极紫外光源关键技术"专项，开启LDP技术长征。

2020年：团队建成亚洲首条毛细管放电X射线激光装置，打破美日技术垄断。

2024年：LDP原型机通过工信部验收，单次放电EUV能量输出达10mJ/脉冲。


2.科研哲学的"三极突破"

赵永鹏常以"等离子体三定律"指导学生：

能量维度：追求"电子伏特经济性"，每焦耳电能需转化百万焦耳光能。

时间维度：把握纳秒级放电窗口，比眨眼速度快百万倍的精准控制。

空间维度：在发丝直径千分之一的区域实现可控核聚变级能量密度。

四、全球半导体版图重构：新规则的诞生

小梅沙

ASML-LPPEUV光源、哈工大-LDPEUV光源之比较：
1、工作原理
ASML：激光轰击锡液滴形成等离子体。
哈工大：电极放电激发锡蒸气生成等离子体。
2、ASML ：能量转换效率约0.02%(需两次能量转换)
哈工大 ：理论可达0.1%(直接电能转化)。
3、系统复杂度
ASML：需同步40千瓦二氧化碳激光器。
哈工大：仅需千焦耳级脉冲电源
4、制造成本
ASML：单台EUV光源系统超5000万美元。
哈工大：预估可降低至1/10。

小梅沙

希望赵永蓬教授直接选为院士。

tianya2088

拭目以待

小梅沙

赵永蓬：从“冷门领域”到国家功臣

人物档案

学术根基：1973年生于黑龙江，2001年获哈工大物理电子学博士学位，深耕短波长激光领域23年；

技术沉淀：2008年起专注放电等离子体EUV研究，构建毛细管放电装置，观察到氩离子准分子谐振效应；

突破时刻：2024年率领团队完成LDP光源实验室验证，中心波长13.5纳米，功率密度达商用需求70%。

战略眼光
在半导体领域普遍追逐LPP技术时，赵永蓬选择“冷门赛道”LDP，其远见堪比爱因斯坦的“光量子假说”。他曾在内部报告中指出：“LPP的技术壁垒本质是西方工业体系的整体优势，我们必须找到物理原理级的创新。”这种“换道超车”思维，恰是中国突破技术封锁的关键。

changwu

再有一次迭代， 估计就差不多了。

congyun

changwu 发表于 2025-3-11 15:17
再有一次迭代， 估计就差不多了。

刚能申请国奖吧

Abbvie

LDP不是一直光机所走的路线吗，啥时候成了zhao组的技术路线，他的研究组最近几年从没有发表过关于LDP技术的论文

changwu

Abbvie 发表于 2025-3-11 16:23
LDP不是一直光机所走的路线吗，啥时候成了zhao组的技术路线，他的研究组最近几年从没有发表过关于LDP技术的 ...

差不多吧，看他10多年前有不少LDP方面的论文和专利，最近几年主要是技术转化，做样机。

tianya2088

Abbvie 发表于 2025-3-11 16:23
LDP不是一直光机所走的路线吗，啥时候成了zhao组的技术路线，他的研究组最近几年从没有发表过关于LDP技术的 ...

上海光机所是LPP方案，赵一直是DPP方案，这个LDP方案是DPP方案的改进，两个方案一字之差。。

小梅沙

一、技术路线之争：LPP与LDP的物理博弈

1. ASML的LPP技术：精密但昂贵的“激光芭蕾”
ASML的LPP技术如同一场高难度激光芭蕾：高能激光轰击液态锡滴，瞬间将其转化为等离子体，释放出13.5纳米的极紫外光。这一过程需要价值数亿美元的精密设备，包括高能激光器、每秒发射5万次锡滴的微液滴发生器，以及复杂的光学控制系统。其核心技术难点在于：

能量效率低：仅有约0.02%的激光能量转化为可用EUV光；

系统复杂度高：需精准控制激光与液滴的时空同步，误差需控制在皮秒（万亿分之一秒）级别；

供应链垄断：核心组件如FPGA芯片、高反射率镜片依赖西方企业。

2. 哈工大LDP技术：中国智慧的“放电闪电”
赵永蓬团队另辟蹊径，采用LDP技术：先用激光将固态锡蒸发成气态云，再通过高压放电将其电离为等离子体，直接释放EUV光。这一路径的优势如同用闪电替代激光：


能量效率提升：电能直接转化为等离子体能量，理论转换效率是LPP的10倍；

成本骤降：无需昂贵的高频激光器，设备体积缩小30%；

技术门槛降低：绕过了ASML的专利壁垒，例如省去了液态锡滴的微米级控制难题。

3. 对比与挑战

维度 ASML-LPP 哈工大-LDP

能量效率 0.02% 理论值1%-2%（需验证）

设备成本 约1.5亿美元/台 预估低于5000万美元

功率输出 250瓦（商用成熟） 实验室阶段约50瓦

技术成熟度 20年产业化经验 实验室突破，产业化待验证

尽管LDP在成本与效率上占优，但其脉冲参数优化、等离子体稳定性等难题仍需攻克。正如ASML高管所言：“中国需要数年才能追赶”，这场技术马拉松的胜负尚未定论。

Abbvie

tianya2088 发表于 2025-3-11 16:42
上海光机所是LPP方案，赵一直是DPP方案，这个LDP方案是DPP方案的改进，两个方案一字之差。。 ...

赵组就没有几个人，很多年都没有增加人，也就是最近一两年留校两三个博士吧，如果有技术突破，课题组早就扩张了，哈工大每个学院的较强势课题组，最近几年那个课题组不是留校了很多博士，航天学院激光光谱诊断课题组（xin yu）最近几年就增加了很多年轻教师，对比赵组，情况不是很显然了吗。

EUV光源的三个技术路线，LDP、LPP、DPP，国内一直在有科研院所在研发（光机所和激光比较强的院校），但DPP方向，只有哈工大zhao组在尝试。网上很多信息都是民族情绪下的自嗨，不可全信。

tianya2088

LDP和DPP归于一类，都是放电等离子，看公开文献，赵也从事激光方面的工作，他做LDP是顺理成章的事情，起步阶段不需要几个人，乔布斯创业的时候只有2个人。。

Abbvie

EUV如果那么容易解决，全世界就不会只有一家ASML了，日本有EUV光源较成熟技术，至今都还没有商业化的EUV光刻机。

光刻机相关核心技术的研发，是需要钱、人和时间的持续投入，工程技术上难点不是奇思妙想可以解决的，光源，看看工大涉及双工件台、激光干涉仪、光栅式干涉仪、直线及平面电机、光源相关镜头的课题组，每个组经费都是累计超过亿元，但从成果看，都是解决DUV光刻机相关技术难题的，距离EUV还需要时间。

Andy8888

Abbvie 发表于 2025-3-11 17:10
赵组就没有几个人，很多年都没有增加人，也就是最近一两年留校两三个博士吧，如果有技术突破，课题组早就 ...

可惜你哈没有几个你这样客观理性的网友。你说服不了他们的，他们是带有宣传任务的文工团员。

tianya2088

Abbvie 发表于 2025-3-11 17:37
EUV如果那么容易解决，全世界就不会只有一家ASML了，日本有EUV光源较成熟技术，至今都还没有商业化的EUV光 ...

光源这边至少有个国家重点实验室，别的什么工件台，电机，干涉仪，超精密加工还真没有国家重点实验室。。

天麟妖兽

Andy8888 发表于 2025-3-11 17:44
可以你哈没有几个你这样客观理性的网友。你说服不了他们的，他们是带有宣传任务的文工团员。 ...

别搁这挑事了，别人校友提问疑问校友解答，有你啥事呢。

Abbvie

Andy8888 发表于 2025-3-11 17:44
可惜你哈没有几个你这样客观理性的网友。你说服不了他们的，他们是带有宣传任务的文工团员。 ...

你也不像华工的学生，没完没了纠缠个啥，每个人的认知和角度不同。

原华工的黄（树槐）校长、杨（叔子）校长、崔崑院士等华工老一辈人物，都和哈工大有渊源。虽然同为工科院校，似乎前三十年，两校之间科研合作和学术往来很少，包括两校比较强势的学科机械工程、热能工程（煤燃烧）。
华工的计算机系统结构学科的发展，非常值得哈工大借鉴，哈工大作为当年的计算机系统结构学科的强校，目前在学术界几乎没有影响力了，而华工计算机存储基础上发展的计算机系统结构学科，在国内有着重要的影响力，金海或冯丹还是非常有很大机会上院士的，华工的计算机视觉亦涌现出有国内很有影响力的学者（不仅仅计算机学科）。
光刻机领域，华工和浙大都参与较多，大功率二氧化碳激光器方向，华工亦有较好的基础，强激光领域，哈工大也鲜有声音了。

华工和哈工大之间，彼此合作机会远大于彼此之间的竞争，未来在月球基地建设领域，双方还有很多合作的机会，彼此在网大的相互争论，只代表校友个人观点，与学校无关。