心智觀察所:中重稀土出口管制,事關光刻機產業對決
guancha
【文/觀察者網專欄作者 心智觀察所】
不久前,國家商務部、海關總署聯合發佈公告,決定對部分中重稀土相關物項實施出口管制,包括釤、釓、鋱、鏑、鑥、鈧、釔的合金、化合物、氧化物等相關物項出口,必須根據相關法規向商務部申請許可證。
消息一出,相關物項的國際市場價格應聲暴漲,專業人士甚至預期後續將會有500%乃至更大幅度的漲價。
正如心智觀察所第一時間進行的分析,此舉將會對全球供應鏈產生戰略性影響,尤其是對高度依賴這7種稀土材料的高性能磁體、光電材料及其下游國防軍工、醫療設備等關鍵應用領域。
許多人或許還沒有意識到的是,此次出招,對光刻機產業制高點的角逐也將帶來巨大影響。
眾所周知,EUV光刻機已然成為美國對華科技遏制的最關鍵抓手,一談起EUV,就會有各種奇奇怪怪的失敗主義論調橫行於國內輿論場,以各種看似紮實的數據言之鑿鑿論證中國無望追趕。
然而且不説新型舉國體制正在EUV技術攻堅中凝聚起的力量,單從對手的需求看,在美國管轄長臂試圖“鎖死”中國光刻機發展上限的同時,美西方自身想要將光刻技術繼續向前推進,同樣極大受制於中國稀土材料供給。
根據目前ASML發佈的產品路線圖,其現有EUV產品體系沿着數值孔徑和工藝因子優化的路徑,預計可迭代到2030年代初期的0.75NA HXE系列,此時就將到達現有技術體系的分辨率極限,2035年後,超越現有架構的“BEUV”(Beyond EUV)光刻機將取代其王者地位。

目前,海外已經相繼鋪開了BEUV關鍵技術研究,如去年底美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)就公開了可作為光刻機驅動激光的大孔徑銩 (BAT) 激光器,並將牽頭組建極端光刻與材料創新中心(ELMIC)。
ELMIC是一項為期四年、耗資1200萬美元的研究項目,將測試BAT激光器能否將EUV光源效率提高約10倍,有望催生下一代BEUV光刻系統,該項目成員還包括ASML首席EUV光源專家Michael Purvis。
對於BEUV,目前還有多條光源技術路線正在被研究,包括中國已走在全球前沿的自由電子激光(FEL)、穩態微聚束(SSMB)加速器等,不過最新版IRDS光刻路線圖中也坦言,替代方案的最大挑戰是缺乏產業生態,因此“向公用事業規模光源架構的必要範式轉變具有足夠的顛覆性,需要就其開發和相關的生態系統/基礎設施變革達成廣泛共識”。

基於這一背景,業界對於開發短波長(6.X納米)的激光等離子體光源給予了高度重視,有很大概率成為優選技術路線,原因不僅是其技術原理與當前EUV光刻機有較高繼承性,且多層鏡組成的反射式光學系統在6.X納米波長下理論反射率可高達70%。
不過如果真要下定決心開發6.X納米光源,其驅動激光、靶材、收集鏡這三大關鍵技術都需要依賴我國所事實壟斷的稀土材料。
就拿上文提到的BAT激光器為例,其正是以摻銩氟化釔鋰 (Tm:YLF) 晶體作為增益介質,具有高激光損傷閾值、大發射截面和寬調諧範圍等獨特性能。此外,相較於現有的二氧化碳激光器,摻釔鋰氟化物 (YLF) 和摻釔鋁石榴石 (YAG) 等激光晶體工作波長還更有利於拉昇光源轉換效率。
從靶材上看, 鋱和釓取代錫靶,也是目前BEUV研究的熱點。
根據今年2月份發表於《光學快報》(Optics Express)的上光所、長光所、長春理工大學團隊聯合研究成果,在現有的平面靶雙激光脈衝方案基礎上,研究人員通過腔體結構調控預形成等離子體的膨脹,進一步優化了釓基BEUV光源 (Gd-LPP) 的光譜性能。實驗數據表明,腔體約束靶保留了傳統平面靶雙脈衝方案的優勢,同時提高了光譜純度,最高光譜純度可達4.35%。
至於收集鏡和BEUV光學系統反射鏡,同樣需要從傳統鉬/硅多層鏡升級到基於鑭系稀土元素的La/B4C多層鏡。
從這樣的極簡梳理不難看出,有效控制相關稀土資源外流,將會對我國光刻機產業在BEUV階段的後來居上奠定良好基礎。
這就像是一場馬拉松比賽,儘管對手看似“遙遙領先”,但最後10公里的賽道,我們卻控制着前導車的速度和方向。
當然,要讓稀土管制這張王牌真正發揮效力,絕不是一紙公告就能完成,政策落地需要破解的挑戰同樣不少。
首先是行業自律問題。由於國內稀土產量往往大幅超出國內需求量,各類稀土元素每年產量中絕大部分,最終以原料或產品的形式輸出海外市場,因此當出口管制生效後,不少稀土企業經營者儘管對於國家戰略考量心知肚明,但仍然難免遭遇“人性的考驗”。面對國際市場的巨大牟利空間,走私衝動恐怕難以遏制,鎵、鍺、銻出口管制後曝出的一些案件已是明證。
其次是監管難度大。稀土元素可以通過多種形式出口,除了直接出口原材料外,還可以通過出口半成品或成品間接流出。這就像是想堵住一個篩子裏的水,總有漏洞可鑽。管制措施如何做到既不過度限制正常貿易,又能有效防止戰略資源外流,需要監管部門下足“繡花功夫”。
再者是國際壓力。西方國家對此次管制措施必然強烈反應,甚至可能以“違反WTO規則”為由提起訴訟,或採取額外報復措施。這種情況下,如何不被外部壓力所動搖,需要智慧與定力。
最後,則是產業網絡協同。單純依靠資源管制並不能從根本上解決技術追趕問題,必須同步推進下游應用研發,尤其是BEUV光刻核心技術攻關。否則,即使握有稀土資源的天然優勢,也難以轉化為真正的產業競爭力。
這不是一場短跑,而是一場持久戰,只有將稀土資源優勢與技術創新緊密結合,才能在未來的極限技術競爭中摘取勝利果實。

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