2026 年春天，马斯克正式披露 TeraFab 芯片制造计划，给出的理由很直接：SpaceX 与特斯拉未来至少需要 1 太瓦算力，而这一规模超过当前全球芯片供应能力的 10 倍。到了本月，围绕 TeraFab 的讨论又转向了一个更敏感的方向——光刻机。
TeraFab 被指瞄准 FEL 光源路线
有博主称，从 TeraFab 对外释放的信息看，Elon Musk 似乎正在押注 FEL（Free electron laser，自由电子激光器）路线，试图打破传统 EUV 的垄断。马斯克随后在社交平台发文「FEL FTW」，外界普遍将其视为对这一猜测的侧面回应。结合 TeraFab 细长的厂房设计，以及马斯克本人的表态，FEL 已成为当前最受关注的技术方向。
按此前规划，TeraFab 要建设一座一体化芯片制造基地，在同一座工厂内同时生产逻辑芯片和存储芯片，并把光刻、封装、测试等环节全部整合进去。
与这一猜测相呼应的是，半导体初创公司 xLight 去年 7 月宣布完成 4000 万美元 B 轮超额认购融资，资金将重点投向 FEL 研发，目标是突破现有 EUV 光刻技术的物理极限，为 2 纳米及更先进制程芯片量产提供关键光源支持。去年 3 月，英特尔前 CEO 帕特·基辛格也曾在 LinkedIn 发文称，他已加入 xLight，担任执行董事长。
FEL 试图改写 EUV 光源方案
在 AI 芯片供应链中，荷兰 ASML 仍是全球唯一能够制造 EUV 设备的公司，掌握着超过九成的光刻设备市场份额。ASML 现有 EUV 光刻机采用激光等离子体 EUV 光源，也就是 LPP 路线：用 30kW 功率的二氧化碳激光器轰击从喷嘴以每秒 50000 滴速度喷出的锡金属液滴，每滴轰击两次，也就是每秒需要 10 万个激光脉冲，将其蒸发成等离子体，再通过高价锡离子能级跃迁生成 13.5nm 波长的 EUV 光线。
LPP 推动了 EUV 的商业化，但制程继续推进后，其物理限制也越来越明显。
第一是能量转换效率。13.5nm 的波长，比主流 DUV 光刻机使用的 193nm 光源更短，因而能在硅片上刻出更小沟道。ASML 主要依赖美国 Cymer 公司的二氧化碳激光器激发锡等离子体，驱动激光器到锡等离子体的转换效率达到 5.5%，再叠加二氧化碳激光器约 10% 的电光效率，以及收集镜传输损失，实际从电网到晶圆的 EUV 光利用率通常不到 0.5%。
第二是锡碎屑污染。等离子体产生过程中，高速溅射的锡离子和中性碎屑会不断沉积在昂贵的多层膜收集镜表面，造成反射率下降和寿命缩短。
第三是功率上限。当前 LPP-EUV 光源最大 EUV 功率约 600W，但 2 纳米节点及以下制造需要的 EUV 功率要超过 1.5 千瓦。现阶段 500 至 600 瓦规格的 EUV，很多时候只能依赖多重曝光来累积光子剂量，弥补光源功率不足。
今年 2 月，ASML 表示，计划在 2030 年前引入一种功率高达 1000 瓦的新光源系统，把下一代高数值孔径 EUV 光刻机的生产效率提升 50%。到 2030 年，单台 EUV 设备的晶圆处理能力将从每小时 220 片提高到 330 片。
FEL 的思路与 LPP 不同。它不依赖等离子体转换，而是由电子枪发射初始电子束，再通过直线加速器加速至接近光速。高密度电子束进入由周期性交变磁场构成的波荡器后，会在磁场中横向周期摆动并产生自发辐射；辐射光场持续调制电子束，促使电子形成以辐射波长为周期的微聚束，微聚束电子再产生相干辐射并形成正反馈，辐射光强指数放大；配合种子注入等技术，最终可输出波长稳定的 EUV 光束。
因此，FEL 产生的极紫外光波长被视为下一代光刻候选波段。这个波段比当前 13.5 纳米 EUV 更短，更接近软 X 射线区间。根据公开信息，xLight 的目标是在 2 至 7 纳米的 Blue-X 波段，也就是「超越 EUV」波段，实现精确调谐。
这一路线还有两个被反复提及的优点。其一，光路内部不存在锡金属液滴轰击和等离子体溅射，真空腔体内不会形成金属碎屑沉积。其二，EUV-FEL 光源可产生超过 10 kW 的高 EUV 功率，理论上可以同时为 10 台 EUV 光刻机提供超过 1000W 的 EUV 功率，同时避免对 Mo/Si 反射镜面造成锡污染。
三条技术路径并行，EUV 仍是主赛道
如果拆开光刻产业链来看，当前大致有三条轨迹：EUV 的渐进式迭代、EUV 光源革新，以及绕开 EUV 的替代方案。三条路径同时存在，但主导者仍然是第一类。
ASML 继续推进 EUV 迭代
ASML 仍牢牢掌控主流赛道。公司今年第一季度净销售额为 88 亿欧元，净利润 28 亿欧元；第二季度总净销售额 93.26 亿欧元，净利润 29.18 亿欧元。年内，ASML 第二次大幅上调全年业绩指引，把 2026 年全年销售额预测提高到 430 亿至 450 亿欧元。
这一轮业绩增长，对应的是更上游的设备需求升温。亚马逊、谷歌、微软等公司在基础设施上投入数千亿美元，推动高端 AI 芯片需求上升，逻辑和存储晶圆厂都在加快扩产，光刻机需求也被进一步拉高。
产能计划同样激进。ASML 准备在 2026 年约 65 台低数值孔径 EUV 的基础上，于 2027 年把产能提升 30%，并研究在 2028 年再提高 30%；浸润式 DUV 方面，则是在 2026 年约 130 台的产能基础上，于 2027 年提升 30%，并研究在 2028 年再增加 30%。
ASML 的下一代重点设备是 High-NA EUV。该设备采用 0.55 数值孔径光学系统，可实现 8 纳米分辨率，支持 3 纳米及以下制程，并为 1 纳米节点预留技术储备。按文中数据，High-NA EUV 可通过单次曝光把电路刻蚀精细度提升 1.7 倍，成像对比度提高 40%，晶体管密度达到前代系统的 2.9 倍。
不过，High-NA EUV 推进并不轻松。单台设备造价约 4 亿美元，接近传统 EUV 光刻机的两倍，产线适配与整合难度也很高。台积电负责业务开发及全球业务的资深副总经理兼副联席 COO 张晓强在年度技术论坛前的记者会上表示，公司目前没有部署 ASML 面向下一代处理器设计的 High-NA EUV 设备的计划。
FEL 把突破口放在光源系统
马斯克的 TeraFab 与 xLight 所押注的，正是第二条路：不直接挑战 ASML 在整机和光学系统上的主导地位，而是在光源环节寻找切口。若光源可以独立替换，芯片制造商就不必对现有光刻、刻蚀、沉积、检测等设备做大面积更换，只需替换光源系统，就可能获得产能和成本改善。
xLight 给出的说法是，其 FEL 系统功率超过现有系统 4 倍；若在美国现有晶圆厂部署 xLight FEL，生产效率可提高 50%，并消除对锡或氢等耗材的需求；若在新建晶圆厂部署，生产效率可提高 100%。按这一表述，FEL 还将帮助制造商生产特征尺寸更小、效率更高的芯片。
如果光源真能成为独立可替换部件，ASML 的议价权就可能被削弱。不过，文中也提到，ASML 十年前就考虑过 FEL EUV 光源路线，最终因风险偏高，选择了 LPP EUV。这意味着 FEL 能否解决量产问题、何时解决，仍有待验证。
除 FEL 外，光源方案也不止一条。成立于 2022 年的旧金山初创公司 Substrate 选择了基于粒子加速器的 X 射线光刻路径。中国也在推进自主 EUV 光源技术。公开消息显示，国内多个团队正在探索不同路线，包括对现有 LPP 技术的逆向研发，目标是在 2028 至 2030 年间实现突破。其中特别提到，哈尔滨工业大学等机构尝试开发基于激光诱导放电等离子体（LDP）的光刻方案，通过在电极间蒸发锡并以高压放电激发等离子体来发光。该方案结构比 LPP 更简单、占地更小，但发光功率密度有限，能否支撑量产仍存疑。
非 EUV 方案也在推进
第三条路径，是绕过 EUV 的非传统方案。
纳米压印光刻（NIL）是商业化进展较快的一类。它通过物理模板直接压印图案，不需要复杂光学系统和光源，设备成本和功耗都低于 EUV。日本厂商佳能已经在存储芯片领域推进 NIL 量产。虽然其分辨率还无法与 High-NA EUV 抗衡，但在对线宽要求相对宽松的存储芯片市场，NIL 已显现成本竞争力。
电子束直写（EBL）则是另一条路线。电子束光刻本质上是直接写入技术，通过聚焦电子束在抗蚀剂上逐点曝光，再靠电磁控制精确描绘图形。它不依赖掩模，在设计频繁迭代的研发阶段具有明显优势，尤其适合量子器件、新型材料结构、原型芯片和掩模制作等场景。
但电子束直写长期停留在科研和小规模应用，并非因为分辨率不够，而是效率受限。它属于串行曝光，单点精度虽高，整体吞吐能力却难以满足晶圆级量产要求。不过在研发阶段，这种「慢」换来了更高灵活性。对需要反复修改版图、验证物理模型或探索新器件结构的研究团队而言，省去掩模制作流程往往比提高曝光速度更重要。
EUV 像一名已经跑了很久的老将。一方面，技术瓶颈确实存在；另一方面，ASML 围绕这条路线建立了 20 年的产业生态。新进入者想改变局面，不只是要把单项技术做出来，还得让整条产业链接受新的规则。
按原文的判断，马斯克的 TeraFab 本质上是一场豪赌：赌 FEL 能从实验室走进晶圆厂，赌「即插即用」式的光源替换能够绕开 ASML 的专利壁垒，也赌 1 太瓦算力需求足以支撑一条新供应链。当「FEL FTW」出现在马斯克的社交平台账号上时，光刻机这门生意，至少已经迎来了新的变量。
本文来自微信公众号「半导体产业纵横」（ID：ICViews），作者：丰宁。