（接上）美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室首先建立了精确的多层膜反射率计算模型，综合考虑吸收、界面粗糙度、互扩散等，并用实验数据加以验证，从而该模型完美预测了钼/硅在13.5nm的理论极限反射率可达73%。其还拥有当时世界领先的磁控溅射（Magnetron Sputtering）和电子束蒸发（E-beam Evaporation）设备，能制备原子级平整的多层膜。从而可以系统性地实验评估了多种材料组合，比如钼/硅、钼/铍、钨/碳、钌/硅等，在3–25nm波段的EUV反射性能。而自己的同步辐射光束线和激光氙等离子体EUV光源，可用于反射率的精确测量。

结果显示，通过磁控溅射技术制备的、周期数达40–60对的钼/硅多层膜实测峰值反射率可达70%，这个高反射率只出现在一个非常窄的波长窗口内。

通过精确控制钼和硅每层的厚度，即每对厚度约7nm，其中硅层约4nm，钼层约3nm，同时优化钼/硅界面的0.5nm厚的SiO₂自然氧化层，而SiO₂对反射率有显著影响，从而可以将这个反射峰值调谐到对应的波长为13.5nm。

与此同时，美国其他实验室还验证了11.3nm的高度可行性。

1980–1990年代，NASA计划发射太阳观测卫星，需要能高效成像太阳在11–17nm波段的望远镜。

哥伦比亚大学与劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）合作，开发了基于钼/铍多层膜的太阳望远镜。美国海军研究实验室（NRL） 也独立验证并优化了钼/铍多层膜，发现其在11.3nm处的理论反射率高达72%，与钼/硅在13.5nm的性能相当甚至略优。

而且，业内早就发现激光氙等离子DPP光源在11nm附近有较强的辐射线，且氙是惰性气体，产生的等离子体几乎不产生有害污染，对EUV收集镜的损害很小。加之，基于氙的DPP光源在实验室中率先突破100W EUV功率大关。因此，在1990年代中期，11.3nm路线被视为一条更“干净”、可能更可靠的EUV光刻路径。

但是钼/铍多层膜中的铍是剧毒的，被列为1类致癌物。其极低剂量的粉尘和烟雾会导致慢性铍病（Chronic Beryllium Disease, CBD），这是一种不可逆、可能致命的肺部肉芽肿疾病。

虽然在军事领域，铍因为优异的比刚度、极佳的热稳定性，能极大提升机械陀螺仪的灵敏度、响应速度和精度，而曾广泛用于洲际导弹、卫星和战斗机的惯性导航。不过，与半导体大生产线不同，国防/航天应用具有小批量、高价值、全封闭、专业操作的特点，使其能实施一套在民用大规模制造中完全不可行的防护体系。比如，铍部件的加工在高度负压的、自动化特殊车间进行。铍制陀螺仪在总装完成后被永久密封在高真空或惰性气体的壳体中。

而半导体生产的本质是“超大规模、低成本、高维护频率”。钼/铍多层膜的制备过程是灾难性的。其需要在超高真空溅射设备中处理铍靶，任何微小的泄漏或维护操作都可能产生铍粉尘，对设备工程师、工艺工程师构成致命威胁。而EUV光源和光刻机在运行中，高能等离子体可能溅射出微量的铍原子，在7×24小时连续运行的晶圆厂环境中，长期累积的暴露风险无法接受。在维护与废弃环节，更换被污染的收集镜、处理报废的光学元件，都需要极其严苛的防护措施，成本高昂且操作复杂。

所以如果采用11.3nm路线，意味着整个半导体产业链，从设备制造商、光刻机厂、晶圆代工厂到材料供应商，都必须建立一套堪比核工业级别的铍安全防护体系。这在经济和操作上是完全不可行的。

在1990年代，日本还大力推动6.7nm路线，其是日本对抗美欧技术霸权的重要筹码。

日本科研界，特别是大阪大学，发现钼/碳化硅多层膜在6.7nm的峰值反射率可达65%，虽略低于钼/硅在13.5nm的70%，但仍是可用的水平。而且理论计算和实验表明，钆离子的电子跃迁在6.7nm附近能产生极强的共振辐射线，且激光能量转化为EUV能量的效率高达7%，优于锡在13.5nm的6%。这意味着用更低的激光功率就能获得所需的EUV功率，对光源系统是巨大利好。日本产业界，如Gigaphoton、Nikon对此路线投入了大量资源，希望借此在下一代光刻技术中实现“弯道超车”。

但是6.7nm路线在通往工程化的路上遇到了几乎无法逾越的障碍。钆等离子体在6.7nm的辐射谱线相对较宽，钼/碳化硅多层膜的反射带宽也较宽，大量非6.7nm标准带宽的杂散光会进入光路，导致光刻胶曝光对比度下降，光刻胶对非目标波长也有响应，造成图形模糊。如果加上额外的窄带滤光片，将进一步损失宝贵的光通量，抵消了钆离子EUV能量转化率高的优势。

此外，钆的熔点高、化学活性强，比液态锡处理起来复杂，在长期运行的稳定性上远不如11.3nm方案中的锡靶成熟。钼/碳化硅多层膜中的碳化硅是一种极硬、化学惰性极强的材料，其溅射沉积工艺比硅更复杂，难以控制界面粗糙度和互扩散，从而导致整个多层膜的长期稳定性较差。

最后对应的光刻胶也完全不同，6.7nm波长光子的能量更高，与11.3nm光刻胶的相互作用机制不同，导致分辨率、灵敏度、线边缘粗糙度（LER）等关键性能远远落后，需要完全重新设计光刻胶的化学放大体系。而日本似乎没有气魄扛起整个6.7nm的生态体系。

1997年，由Intel、IBM、AMD、Motorola等美国芯片巨头，联合美国能源部下属的劳伦斯伯克利、桑迪亚、劳伦斯利弗莫尔三大国家实验室，成立了EUV LLC联盟，其核心任务是评估并选定EUV光刻的最终技术路线。经过2年的技术尽职调查，对比13.5nm、11.3nm和6.7nm等路线的能量转化率、光学效率、靶材碎片控制、光刻胶成熟度、可制造性、良率、成本以及环保、安全等要素，最终基于钼/硅多层膜和锡等离子光源的13.5nm路线胜出，整个半导体行业20多年的探索终于尘埃落定。

由此可见，13.5nm并非一个随意的数字，而是在材料、物理和化学定律共同作用下，被选择出来的唯一可行路径。其完美地平衡了理论潜力与工程现实，是人类智慧在物理极限边缘找到的一条成功之路。这一裁决迅速成为全球半导体产业的“圣旨”，所有研发投入、光刻胶开发、掩模制造、光学系统设计都全面转向13.5nm。

但是，EUV光源的工业路线之争还远远没有结束。（待续）