自由电子激光器技术有望革新EUV光源，xLight宣称可降本50%

自由电子激光器（FEL）和粒子加速器并非新事物，多年来，公司、研发机构和大学一直拥有并运营这些系统，用于产生质子、中子等亚原子粒子，通常应用于物理学和其他科学领域。FEL本质上是一种高功率光源，利用电子产生不同波长的光，其原理是让接近光速的电子经过周期变化的磁场产生激光，波长可通过调整磁场频率或电子速度进行调节。

美国初创公司xLight正在采用FEL技术开发EUV光源。英特尔前CEO Pat Gelsinger担任该公司执行董事长。xLight的技术将电子注入粒子加速器，再进入自由电子激光器，产生相干高强度光束。该公司声称，其FEL光源功率比现有LPP装置高出4倍，可将每片晶圆成本降低约50%，每台扫描仪每年可额外创造数十亿美元收入，单个系统最多支持20台ASML系统，使用寿命长达30年。

在技术原理上，传统EUV光刻采用13.5nm波长，因为锡等离子体能高效产生该波段。FEL则通过调整电子束能量、波荡器周期和磁场强度，改变输出光波长，理论上覆盖软X射线到更长波段。对比数据表明，LPP光源需要约4.4MW电力才能产出1kW可用EUV，整体效率约0.05%，而先进能量回收型FEL（ERL-FEL）仅需0.7MW电力，效率高出约6倍。

尽管FEL在光源性能上具有优势，但产业化光刻需要高功率、高稳定性、高重复频率、高可靠性和低成本等多重条件。ASML现有EUV光源经过多年工程化，已形成完整产业体系。FEL通常需要大型电子加速器、波荡器、真空系统等，设备体积和成本巨大。此外，波长越短，光学系统、掩模、光刻胶等问题越难解决。除FEL外，高次谐波（HHG）、放电等离子体（DPP）和同步辐射等技术也在讨论中，但均面临时间线不确定等挑战。