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通快专访：光纤碟片激光器孰优孰劣？为何能占领EUV光刻机光源市场？

百家作者：OFweek 2020-07-16 18:30:41

在刚刚结束的第15届慕尼黑上海光博会上，通快举办了一场精彩的新品发布会，包括碟片激光器、纳秒激光器、飞秒激光器以及新一代激光三维机床等在内的15项新产品完成“中国首发”。发布会结束后，OFweek激光网对通快中国激光事业部总经理黄哲进行了采访。

通快中国激光技术总经理黄哲发布15款新品

图片来源：OFweek激光网

SPI纳入通快品牌新品发布亮点频出

今年4月，通快中国与SPI中国签订《合并协议》，将SPI 的中国团队顺利合并进通快（中国），实现了销售、市场和售后的一体化管理。实际上在2008年通快收购SPI后，SPI就作为通快集团旗下的品牌独立运营，但随着市场环境发生变化，合并运营比分开运营优势更多，因此将二者进行合并。黄哲向OFweek激光网解释说：“在中国市场的很多客户是通快和SPI共有的，品牌整合会更有利于为客户提供服务。比如以往有的客户需要6kW激光器，但会因为选碟片还是光纤而感到难以抉择。现在品牌和服务整合之后，我们会根据客户具体的需求和应用来推送最适合他的产品，这样大大提高了服务效率以及用户体验，实现了多赢局面。”

SPI并入通快，首次联合展出吸引了大量观众驻足

图片来源：OFweek激光网

而在合并后的首次展会上，通快与SPI也都推出了一系列新产品。黄哲介绍说：“SPI的光纤激光器主要是产品的更新换代和性能提升，如单模脉冲激光器在原来50W的基础上实现了功率倍增达到100W，EP-Z的准单模纳秒激光器也在200W的基础上提升到250W。这两款产品不论功率还是其他性能指标在业内都是领先的。”

而通快中国激光事业部则带来更多革命性的产品。黄哲补充说：“我们本次推出400W紫外纳秒激光器可以算是革命性的产品。从技术上说，当今市场上紫外纳秒激光器做到200W已经很难，但通快做到了400W。从应用上说，这款激光器能够替代一些原本被准分子激光器所垄断的应用市场，如柔性屏制程中的激光剥离工艺等。此外，30W飞秒紫外激光器、2kW高功率高亮度的绿光激光器、8kW新一代多光路碟片激光器等，均能给行业提供更多优质光源，为提升整体解决方案的效率奠定基础。”

碟片激光器VS光纤激光器：面对不同应用场景各有优势

通快的碟片激光器技术全球领先，而SPI则在光纤激光器市场有着良好的口碑和技术实力，两种技术方案的结合怎么解决用户的疑问？两种技术又各自有什么特点呢？对于这样的疑问，黄哲向OFweek激光网给出了自己的答案。

众所周知，光纤激光器的模块化结构使其在功率实现上具有极大优势，可以形成百瓦、一千瓦、两千瓦这样很细的不同功率的产品线，同时光纤耦合技术的成熟也使得功率上万变得非常容易，目前市面上已有多家企业推出3万瓦甚至更高功率的光纤激光器产品。同时，光纤激光器的光束质量较好，在切割应用上有明显优势。目前激光在工业市场上应用最广的是金属切割，而这一领域对加工精密度要求不高，但对效率、成本要求较高，因此更为灵活的光纤激光器在这一市场有着无与伦比的优势。

灵活性方面光纤激光器占优，但功能性方面碟片激光器则有明显优势，能够实现很多光纤激光器难以实现的功能。例如绿光激光器，光纤激光器需要通过腔外倍频把红外光变成绿光，技术难度很大但碟片激光器可直接在腔内进行倍频，功率也更稳定。此外，碟片激光器的传输光纤可以即插即拔，最大化地减少了客户的停工成本，这都是碟片激光器对比光纤激光器来说独有的优势。

通快发布2kW高功率高亮度连续绿光碟片激光器

图片来源：通快

更为重要的一点是碟片激光器的功率稳定性。黄哲表示：“我们可以向客户保证，在碟片激光器产品的整个使用寿命周期内（从使用的第一天到报废，不仅是质保期），始终保持±1%的出光稳定性。这主要是因为通快的碟片激光器内部有一个闭路的功率控制循环，这是光纤激光器做不到的，技术路线的差别决定了产品的优势。”

对于碟片激光器和光纤激光器的优势，黄哲总结说：“我认为碟片和光纤是两种技术路线，都有各自的强项和弱项。每个客户的需求不同，比如汽车行业对稳定性、一致性要求更高，更适合使用碟片激光器。但在切割领域，它需要尽快收回投资成本，对加工精密度要求不高，这时光纤激光器激光器更有优势。而通快恰恰结合了这两种优势，既有通快自身的碟片激光器，又有SPI的光纤激光器，产品线很齐全，可以根据客户需要提供最合适的产品，既可以高大上，也可以接地气。”

3万瓦CO₂激光放大器为何能独占EUV光刻光源市场

提到通快的黑科技，不得不提到供应ASML、用于EUV光刻机的独门光源——3万瓦CO₂激光系统。EUV光刻是光刻机发展的第五代技术，也是目前最先进的技术。前四代光刻机使用都属于深紫外光（准分子激光器产生UV激光束），但在摩尔定律的推动下，半导体产业对于芯片的需求已经发展到5nm，甚至是3nm，浸入式光刻面临更为严峻的镜头孔径和材料挑战。可将最小工艺节点推进至5nm、3nm的第五代 EUV光刻机成了半导体行业不可或缺的重磅武器。

EUV光刻最大的挑战之一是如何产生波长极短的13.5nm的光。为实现这一点，ASML（光刻系统制造商）、Zeiss（镜头制造商）和通快（光源制造商）紧密合作，通过多年努力最终研制出每秒可加工100多个晶圆的独一无二的CO₂激光系统。这套系统的工作过程为：锡发生器每秒发射5万滴锡珠，通过真空室并被激光脉冲击中。当激光脉冲击中锡珠时，锡珠被电离并产生高强度的等离子体，同时发出波长为13.5nm的EUV光。随后收集器收集EUV光，并通过反射镜将其输送到光刻机上，对晶圆进行雕刻。

视频：激光脉冲如何击中锡珠产生EUV光？

视频来源：通快

为了产生能使锡珠电离的激光脉冲，通快基于其二氧化碳激光技术开发了一套独一无二的激光放大器。在五个放大阶段中，该设备可提升一个较弱的激光脉冲超过10000次，输出的激光脉冲超过3万瓦的平均脉冲功率，脉冲峰值功率可以高达为几兆瓦。

实际上，通快能够把握住这一机遇，与其经营理念密不可分。黄哲表示：“不管通快还是SPI，我们的理念都是要做最先进的技术，做质量最好的产品，而不是去追求企业的利益最大化或者销量、市占率等财务报表上的数据。加上通快是家族企业，不会受投资者影响，所以能够花更长时间去进行研发，然后把产品做到极致。比如用于EUV的激光系统，我们已经投了十几年的‘冤枉钱’，十几年前根本不可能预知未来的市场，那时候纯粹就是投钱，但最终的结果证明，这十几年的投入一点都不冤枉。其实做CO₂激光器的企业很多，但能够在一个看不到收益的坚持下来，最终成就了通快，也让通快站稳了EUV光刻市场。”

通快对技术的“轴”劲，不止体现在EUV的项目上，实际上碟片激光器的投入也是如此。在碟片激光器问世后，一度受到业内热捧，众多企业涌入希望能分一杯羹。但因为多种因素，发展至今依然能够在工业市场量产碟片激光器的仅剩通快一家。黄哲表示：“这种劲头需要有一种对技术的热情，还得有足够的耐心，面对市场的变化能够不慌乱，坚定自己的研发方向。”

小结与思考：国内激光企业何时能够实现真正的进口替代？

离开通快展台，OFweek激光网小编陷入沉思。近年来国内激光行业取得飞速发展，不论是市场应用爆发增长还是核心技术渐次突破，加上国产替代进口也在产业链的各个位置不断上演，都彰显着中国激光产业强大的生命力。但不可否认的是，国产化率不断提高的同时，却难以出现如通快一般“用不坏”的产品。

笔者认为，国内激光企业难以获得通快这样的口碑，一方面是通快受益于其长达97年的技术积累与沉淀，近百年的发展为其奠定了极其深厚的技术底蕴，而国内激光企业面向市场还不足30年。另一方面，国内激光行业近年来备受资本热捧，资本市场对企业经营理念影响较大，使之难以不计投入地进行技术开发。

综合来看，中国的激光产业起步较晚，也较国外先进企业有一定差距，但受益于国内健全的产业链与巨大的需求市场，依然有着良好的发展前景。如若在享受市场红利后，企业能够针对短板逐个击破，注重修炼内功强化技术研发，有朝一日能够从市占率到口碑实现全面、真正的进口替代。