Terafab 的 EUV 豪賭：馬斯克想繞過 ASML 的壟斷
自己做 EUV
2026 年 8 月 6 日，SpaceX 放出一支 Terafab 晶片廠夜景渲染影片，畫面中央有個巨大圓形結構，很像粒子加速器，網路上議論紛紛。隔天有網友猜測那是「自由電子雷射」（FEL）系統，要取代傳統 EUV 光源。
馬斯克回覆了兩個字：「FEL FTW」（Free-Electron Laser, For The Win）。
間接證實了外界猜測：Terafab 要自己做 EUV 光源，路線和 ASML 完全不同。
Terafab 是什麼：佔地巨大加速器空間
Terafab 是馬斯克 2026 年 3 月宣布的晶片製造計畫，由 Tesla、SpaceX 與 xAI 合資，目標打造一座高度垂直整合的 2 奈米晶片工廠，地點在德州一座除役燃煤電廠舊址。第一期投資額 168 億美元，規劃廠房面積超過 1 億平方英尺（約 930 萬平方公尺）。
拿幾個台灣人熟悉的知名建築物對照，這個數字更有感：
| 建築物 | 樓地板面積 | 相當於 Terafab 的幾分之一 |
|---|---|---|
| Terafab（規劃中） | 逾 1 億平方英尺（約 930 萬平方公尺） | 1 倍（基準） |
| 台北 101 | 總樓地板面積約 37 萬平方公尺 | 約 1/25 |
| 台北大巨蛋 | 總樓地板面積約 31～63 萬平方公尺（含松菸區） | 約 1/15～1/30 |
| 台積電高雄廠潔淨室（晶圓 22 廠） | 約 28 萬平方公尺 | 約 1/33 |
換句話說，就算把台北 101、台北大巨蛋、台積電高雄廠的潔淨室三者面積全部加起來，也大約只有 Terafab 一座廠規劃樓地板面積的十分之一左右。這也是為什麼馬斯克敢說 Terafab 會是「地球上最大、最有價值的建築」。
廠房為什麼要蓋這麼大，其中一個原因跟 FEL 光源有關：FEL 需要幾百公尺長的加速器基礎設施才能把電子加速到足夠的能量，這也是為什麼 Terafab 廠房被設計成特別狹長的形狀——那個引發網友猜測的巨大圓環結構，很可能就是容納這套加速器系統的空間。
對照一般晶圓廠的規模會更有感：
| 廠區 | 製程 | 投資額 | 建築／潔淨室面積 | 月產能 |
|---|---|---|---|---|
| Terafab（規劃中） | 2 奈米 | 168 億美元（第一期） | 逾 1 億平方英尺（約 930 萬平方公尺，整體建築面積） | 尚未量產，無公開數字 |
| 台積電亞利桑那廠 | 5 奈米起步，加碼至 2 奈米以下 | 累計達 2650 億美元 | 未公開精確數字 | 尚未達滿載 |
| 台積電高雄廠（晶圓 22 廠） | 2 奈米 | 約新台幣 1.5 兆元（約 470 億美元） | 潔淨室約 28 萬平方公尺（46 座足球場） | 約 2 萬片晶圓 |
換算下來，Terafab 規劃的廠房面積是台積電高雄廠潔淨室面積的 30 倍以上，投資規模也遠超單一晶圓廠的量級——這也是為什麼馬斯克把它形容為「地球上最大、最昂貴的建築」。不過要注意，Terafab 的「1 億平方英尺」是整體建築面積，並非全部都是無塵室產線空間，兩者不能直接一比一換算成產能。
一般晶圓廠的無塵室占整棟建築的比例其實沒有想像中高。業界常見的作法是把廠房蓋成上下多層結構：無塵室產線通常只佔其中一層，樓下另設一到兩層「Sub-fab」放管線、配電、供氣設備，樓上再加一層夾層放空調風扇與濾網系統，用來維持無塵室的正壓與潔淨度。也就是說，實際擺放機台、進行製程的無塵室樓地板面積，大概只占整棟建築總樓地板面積的三到四成，其餘都是支援無塵室運作所需的機電空間，並不是浪費，而是維持奈米級潔淨度所必要的代價。
一座大型晶圓廠通常不是一次蓋完，而是分成好幾期（phase）陸續建置，每一期能貢獻的產能也不一樣。以台積電美國亞利桑那 Fab 21 為例，時程和產能拆解得相當清楚：
| 期別 | 製程 | 規劃／實際月產能 | 時程 |
|---|---|---|---|
| Fab 21 P1（第一期，含 P1A＋P1B 兩棟廠房） | 5 奈米起步，後轉 4 奈米（N4/N4P） | 原規劃單棟 2 萬片／月；P1A＋P1B 兩棟合計目標約 2.4 萬片／月；因追加投資擴充，目前實際運轉規模已達 9–10 萬片／月 | 2020 年動工，2024 年底量產 |
| Fab 21 P2（第二期） | 3 奈米 | 尚未公布具體數字 | 2026 年試產，2028 年量產 |
| Fab 21 P3（第三期） | 2 奈米及更先進 | 規劃中，尚未公布具體數字 | 2028 年試產，2029 年量產 |
註：P1A、P1B 是第一期工程裡的兩棟獨立廠房（同屬 4/5 奈米製程），不是第二期，前面提到的 2.4 萬片／月是這兩棟合計的產能目標，後續實際產能因追加投資已遠超此規劃值。
Fab 21 最初於 2020 年宣布，首期投資規模為 120 億美元；隨著美國客戶需求增加與本土晶片政策推進，投資額分好幾波往上調整：先是提高到 400 億美元（含第一、二期），接著加碼到 650 億美元，2025 年再追加到 1650 億美元，最後在 2026 年 7 月進一步增加到目前的 2650 億美元。換句話說，2650 億美元不是一次追加就到位的數字，而是六年間至少五輪加碼疊加出來的結果。台積電董事長魏哲家表示，這座由六座設施組成的「gigafab」聚落全部完工後，將承擔台積電在亞利桑那州約 30% 的 2 奈米及更先進製程半導體產能。
這個案例可以看出：晶圓廠「分期蓋」是業界常態，每一期的月產能通常是幾萬片晶圓的量級，而且會隨著後續加碼投資持續往上調整——這也是為什麼比較 Terafab 這類「規劃中」的計畫時，光看廠房面積或總投資額其實還不夠，真正決定成敗的是有沒有辦法把每一期的產能實際兌現。
這個計畫的起點很單純：Tesla、SpaceX、xAI 都需要大量先進製程晶片，而全球先進晶片產能被台積電、三星、英特爾這幾家壟斷，訂單排隊排到好幾年後。與其排隊，馬斯克選擇自己蓋廠。
但蓋廠容易，蓋出能印 2 奈米晶片的廠很難——因為那需要 EUV（極紫外光）微影機台，而全世界只有一家公司能做：荷蘭的 ASML。
ASML 的壟斷，以及它的瓶頸
先進製程用極紫外光（13.5 奈米）把電路印上晶圓，全球只有 ASML 能做，一台超過 4 億美元。台積電、三星、英特爾沒它就做不出領先製程晶片。
ASML 不公開客戶機台數，業界估算各廠存量差距懸殊：
| 廠商 | 估計持有 EUV 機台數量 | 備註 |
|---|---|---|
| 台積電 | 業界估計超過 150 台，累積量遙遙領先 | 全球第一家導入量產用 High-NA EUV 的廠商 |
| 三星 | 業界估計約 35～50 台上下（不同時期估計差距大） | 2025 年 3 月首度安裝 High-NA EUV，用於 1.4 奈米製程開發 |
| 英特爾 | 業界估計約 20～25 台 | 曾是全球第一個下單 High-NA EUV 的公司，但近年擴廠計畫多次喊卡，採購步調明顯放緩 |
| SK 海力士（記憶體） | 業界估計約 26 台 | 主要用於 HBM 等先進記憶體製程 |
| 美光（記憶體） | 業界估計約 5 台 | 近年才開始導入 EUV |
台積電機台最多，靠的是客戶信任，不只是錢多。
問題是 ASML 產能有限，訂單早被既有大廠排滿。就算馬斯克現在下單，也未必能在合理時間內拿到機台——今年 5 月，ASML 執行長 Christophe Fouquet 證實雙方有直接洽談，形容馬斯克「非常認真」，但也坦言訂單已經排得很滿，這可能是限制 Terafab 進度的關鍵瓶頸。
具體來說，EUV 機台的交貨前置時間（lead time）通常超過一年，晶圓廠往往得提前好幾年下單卡位；以 2027 年的交貨排程為例，ASML 目前規劃交付 56 台一般規格（Low-NA）EUV 設備，以及 10 台單價高達 3.8 億美元的高階（High-NA）機種，這些訂單早在一兩年前就已經確定歸屬，客戶名單以台積電、三星、英特爾這幾家既有大廠為主。就算馬斯克現在才排隊，最快也要等到兩三年後才輪得到交貨，而且產能還受限於上游：ASML 的 EUV 曝光機需要用到極為精密的透鏡、反射鏡與照明系統，這些光學元件全部由德國蔡司（ZEISS）獨家供應，換句話說沒有蔡司就沒有 EUV 機台。一套 High-NA EUV 微影系統光學元件就超過 4 萬個零件、重達 12 公噸，光是其中的平面反射鏡就要花上好幾個月才能磨製完成，產線幾乎無法快速複製或外包分散，這讓蔡司的產能上限直接決定了 ASML 能出貨多少台機台。目前雙方正透過幾個具體做法合作把單台曝光機的組裝週期從約 22 週壓縮到 15–16 週：一是 ASML 直接出資支援蔡司擴產，提供 19.1 億歐元貸款與 11.9 億歐元預付款，讓蔡司有資金提前擴建產線；二是蔡司在德國南部奧伯科亨（Oberkochen）新建約 2.5 萬平方公尺的生產空間，首棟建築已於近期啟用，其餘廠房陸續分階段完工，若市場需求持續增加，蔡司表示仍有進一步擴產的空間；三是導入自動化製造流程：EUV 機台本身當然不是整台純手工組裝，但機台裡最核心的反射鏡（用來聚焦、導引極紫外光）對表面精度要求極高，過去這道鏡片研磨工序高度仰賴老師傅的手工打磨技術，一片鏡子往往要花上好幾個月才能磨到符合規格，這也是整條生產線裡最慢、最難擴大規模的一環。在 ASML 要求下，蔡司逐步把這道工序改為自動化操作，藉此提升良率與產出速度
於是，馬斯克開始認真考慮一條完全不同的路：自己做光源。
FEL：另一種造出極紫外光的方法
ASML 現有機台用的是「雷射誘導電漿」（LPP）技術，原理有點像用打火機點燃噴霧——拿高功率雷射去打快速噴出的錫液滴，瞬間「點燃」出高溫電漿，藉此發出極紫外光。這套技術成熟，但也有天花板：功率很難超過 1 千瓦。真正麻煩的是「點燃」瞬間噴出的高速金屬微粒，飛向收集鏡沾附幾奈米厚度，反射率就可能暴跌超過 70%，每掉 1% 就是數百萬美元損失；這種污染還會永久破壞鍍膜，無法清洗，鏡片壽命因此大幅縮短。
FEL（自由電子雷射）走的是完全不同的原理，比較像是溜冰場上排成一列的溜冰選手：讓高能電子束穿過一連串交替排列的磁鐵（稱為「擺動器」），電子就像被逼著左右繞樁一樣，一路蛇行前進；蛇行的過程中會不斷放出光線，這些光又回頭「感染」旁邊的電子，讓原本各自散開的電子逐漸排隊、同步發光——整個效果像滾雪球一樣越滾越強，最終匯聚成一道又強又純的極紫外光束。
如果把 ASML 的光源比喻成一顆普通燈泡，FEL 光源就像是一台功率可達數千瓦到數萬瓦、波長還能自由調整的高效雷射。理論上它的優勢包括：功率更高、不需要錫液滴這類耗材、波長可調，運轉成本也可能更低。但要說清楚：這頂多是繞開「光源」這一個零件的供應瓶頸，Terafab 就算自己做出 FEL 光源，光要進到晶圓上，還是得接進曝光機主機——晶圓台、光罩台、真空腔體這些核心結構，目前也只有 ASML 做得出來。而且從成本結構來看，光源在整台機台裡其實只占相對小的一塊：一套現行 LPP（雷射誘導電漿）系統整機造價約 2～3 億美元，光源本身大概只占其中 15～20%，換算下來大約 3～6 千萬美元；剩下八成左右的錢，全都花在光學鏡片系統、晶圓台、光罩台這些機台主機的部分。換句話說，就算 Terafab 真的把光源這一小塊搞定，機台裡佔大頭成本、也是核心技術門檻的主機部分，仍然得靠 ASML 才做得出來。換句話說，FEL 能省下的是排隊等光源這個環節，機台主機本身該從哪來，仍然是另一個沒解決的問題。
尚待成熟的外掛機台
必須說清楚：FEL-EUV 目前還停留在實驗階段，不是一項現成、可以直接搬進工廠量產的技術。
就算光源本身真的做出來了，也不是插上電就能用——它還得想辦法整合進晶圓廠既有的產線設備，這其實是另一道不小的工程難題。以 xLight 公布的架構為例：FEL 光源不是放在無塵室裡的曝光機旁邊，而是蓋在廠房外一棟獨立的建築物裡，因為粒子加速器本身就是個龐然大物；光產生之後，要透過一整套特殊設計的「掠角入射反射鏡」（grazing-incidence mirror）網路，經由所謂的「轉光站」（turning station），一路傳送進廠房內部，最後分別接進每一台既有的 ASML 曝光機裡，理論上一套光源最多可以同時供應 20 台掃描機。換句話說，晶圓台、光罩台、真空腔體這些曝光機本身的核心部件完全不用換，等於是把「內建光源」抽換成「外部管線送光」，整台機器骨架照舊，只是光的來源整個換了一套系統。
也因為這種「插拔式」設計，業界普遍認為 FEL 陣營（xLight、Terafab）走的其實是相對溫和的路線：不去正面挑戰 ASML 在光學系統上的主導地位，而是專攻光源這個零件本身動刀。這樣一來，晶圓廠不需要更換現有的曝光、蝕刻、沉積、檢測設備，只要把光源系統整套抽換掉，就能拿到產能和成本上的改善，這種「隨插即用」的升級路徑，對既有晶圓廠來說吸引力相當大。不過，光源與既有掃描機之間傳輸光線的精度、對準、能量損耗控制，仍然是一整套從沒被真正驗證過量產可行性的工程——目前唯一公開的整合時程，就是 xLight 表示他們正在打造的原型機，目標是在 2028 年連接到一台 ASML 掃描機上，實際印出晶圓。這也是為什麼即使光源技術本身有突破，離「整套系統能穩定量產」之間，中間還隔著一道不小的工程鴻溝。
美國新創公司 xLight 已經拿到 NIST 透過 CHIPS 法案撥出的 1.5 億美元經費，正在開發一套 FEL 光源原型機，該公司宣稱其系統功率可達現有系統的四倍以上，若部署在現有晶圓廠可望提升 50% 生產效率，部署在新廠甚至能提升 100%，同時省去錫、氫等耗材。日本 KEK 的研究團隊也在探索類似的「能量回收直線加速器」路線。但這兩邊目前都還處於實驗室驗證階段，離量產部署還有相當長的距離。
換句話說，馬斯克押注的是一項尚未被證明能商業化量產的技術，時間表和最終能否成功，目前都還是未知數。
這裡有一個很現實的時間帳可以算一算：如果 Terafab 選擇排隊跟 ASML 買現成的 EUV 機台，前面提過大概等個兩三年就能拿到貨、開始量產；但如果選擇自己研發 FEL 這條路，光是把實驗室原型機做到能穩定量產的程度，參考蔡司當年花了整整二十年才把 High-NA EUV 的鍍膜與光學工藝從研發做到量產成熟，FEL 這種等級的全新技術，要走完「實驗室驗證 → 工程化 → 良率爬升 → 大規模量產」這一整套流程，樂觀估計也要十年上下，甚至更久。也就是說，馬斯克現在等於是在拿時間換自主權：排隊等機台雖然受制於人，但至少幾年內就能看到晶片；賭 FEL 自己做，短期內完全沒有產出，長期卻可能徹底擺脫供應鏈瓶頸。這也是為什麼外界普遍認為 Terafab 現階段更務實的作法，應該是兩條路並行——先用傳統 ASML 機台撐住產能，FEL 則當作長期的第二手準備，而不是把全部籌碼壓在一項還沒被驗證過的技術上。
排隊買機台，還是賭新技術量產？
不論 FEL-EUV 最終成不成，這件事本身已經對 ASML 構成一種微妙的壓力。過去，EUV 光源被視為機台裡的一個零件，由 ASML 統一設計製造；如果 Terafab 真的走通了 FEL 這條路，等於把光源從「機台零組件」變成「工廠級基礎設施」——一套自由電子雷射系統理論上功率夠大，甚至能同時供應廠內多台微影機台使用，而不是像現在一台機台配一套光源。
如果真能做到「一套光源、多台機台共用」，省下的錢確實相當可觀。以最積極投入這項技術的新創公司 xLight 為例，它宣稱自家系統功率可達現有 LPP 光源的四倍，一套光源理論上可以在 30 年使用壽命內支援多達 20 台 ASML 機台，資本支出與營運支出合計可望降低三倍以上；換算到單片晶圓的生產成本，大約能省下 50% 左右。省錢的關鍵主要來自兩塊：一是不用像傳統 LPP 那樣持續消耗錫液滴、氫氣這類耗材，也省下集光鏡因錫屑污染而必須頻繁更換的維護費用；二是光源集中在廠房外一套大型系統裡，用「管線送光」的方式分送給多台機台，不必每台機台各自配備一套昂貴光源，等於用一次性的高額建置成本，換取長期攤薄下來的規模經濟。不過這些數字目前都是廠商自己宣稱的樂觀估計，畢竟原型機都還沒真正量產運轉過，實際能不能省到這個幅度，還有待時間驗證。
這也解釋了為什麼 ASML 一邊在跟馬斯克洽談合作供貨，一邊又得留意 Terafab 有沒有可能變成自己的競爭對手。今年 4 月 16 日台積電法說會上，有外資分析師直接提問馬斯克自建 Terafab 一事，台積電董事長魏哲家回應：「晶圓代工沒有捷徑」（No Shortcut），並補充說明建置一座全新晶圓廠通常需要 2 到 3 年，後續量產與良率提升還得再花 1 到 2 年，強調台積電的核心優勢在於技術領先、製造能力與客戶信任，不是短期內能被複製的。這段發言被轉貼到 X 平台後，意外釣出馬斯克親自回應：特斯拉和 SpaceX 一直都是台積電的大客戶，並不是外界想像的競爭對手關係，「如果台積電產能夠大，我們就不需要這麼做了」，暗指啟動 Terafab 是因為台積電產能滿足不了需求，而非真的想搶市占。到了 6 月 4 日的台積電股東會，魏哲家再度被問到同一個問題，這次他只簡短回了一句：「我唯一的結論是祝福他。」
Terafab 目前仍未公開展示過任何一套能實際運作的 FEL 系統。這場豪賭最終是重寫先進製程的遊戲規則，還是又一個馬斯克式「先喊出來再說」的宏大願景，恐怕還需要幾年時間才能見分曉。
xLight：這條賽道上跑得最快的另一個玩家
前面提過的美國新創公司 xLight，其實才是目前 FEL-EUV 這條路上進度最具體、資金也最雄厚的一家公司，值得單獨說一下它的來歷。
xLight 的董事長是英特爾（Intel）前執行長基辛格（Pat Gelsinger）。他在 2024 年底卸下英特爾執行長職務後，轉任創投機構 Playground Global 的合夥人，2025 年由 Playground Global 領投 xLight，2026 年 3 月起基辛格親自出任 xLight 執行董事長，主導這家公司押注 FEL 技術路線。
資金部分，xLight 目前已累積相當可觀的政府與民間資金：美國商務部與國家標準暨技術研究院（NIST）透過《晶片與科學法案》（CHIPS Act）挹注 1.5 億美元投資，這也是川普政府第二任期以來，CHIPS Act 資金的首筆對外投資，美國政府因此可能成為 xLight 最大股東之一。緊接著在 2026 年 6 月，xLight 又與 Bain Capital、Boardman Bay Capital Management 等投資機構洽談一輪 3.5 億美元的新募資，累計募資金額逼近 5 億美元；xLight 也計畫遊說 ASML、台積電、英特爾、美光這些既有大廠參與這輪投資，等於一邊挑戰 ASML 的技術壟斷，一邊又想拉這些公司入股——關係頗為微妙。有意思的是，ASML 執行長 Christophe Fouquet 證實雙方確實有在合作進行技術驗證，態度並非全然對立。
進度方面，xLight 第一座原型機廠址設在紐約州奧爾巴尼（Albany），基辛格表示這筆投資將協助公司在 2028 年前產出第一批矽晶圓試片。換句話說，xLight 給自己設定的時間表，跟 Terafab 隱約透露出的 FEL 佈局時程相當接近，兩者未來會不會走向合作，或是變成互相競爭的兩套 FEL 陣營，目前還沒有定論。
值得一提的是，xLight 在這條「繞開 ASML」的賽道上也不是唯一玩家，但另一家新創公司 Substrate 走的路線跟 xLight 完全相反。前面提過 xLight 的策略是「插拔式」——光源可以直接接進既有的 ASML 曝光機，機台主機完全不用換。Substrate 主攻的 X 射線微影（X-ray lithography）則是不相容的整套新系統：不只光源，連曝光機本身都是全新設計，沒辦法插進現有晶圓廠的產線，等於整條生產流程都得砍掉重練。也因為這樣，Substrate 乾脆連「賣機台」這條路都不走了，改成直接自己蓋晶圓廠、提供代工服務，目標 2028 年開始量產——換句話說，它挑戰的不只是 ASML，還想順便挑戰台積電。兩家公司都坦言，自家技術距離真正商業化量產都還需要好幾年時間，也都在積極遊說美國政府加碼投資，希望藉由國家隊資源提高研發成功的機率。這也從側面說明，馬斯克想靠 FEL 繞過 ASML 的想法，並非天馬行空，而是整個美國半導體產業近年都在認真評估的一條備援路線。
日本也在跑：KEK 的加速器方案
除了美國這幾家新創，日本也有國家隊在走類似的路。
高能加速器研究機構（KEK）是位於茨城縣筑波市的日本國家級研究機構，本業是基礎物理研究，擁有大型加速器 SuperKEKB，EUV 光源是近年新開的應用方向。2025 年 5 月，KEK 的「用加速器產生 EUV」計畫獲日本政府「K Program」採用，研究期到 2030 年 3 月，目標是讓日本在半導體曝光技術上取得優勢，同時降低耗電量。
技術路線是「能量回收型直線加速器」（ERL）搭配 FEL，跟 xLight 大方向一致，但能把用過的電子束能量回收再利用，效率更高，也更容易把波長推進到更短的「beyond EUV」（目標 6.7 奈米）。規格上，一套系統理論上能同時驅動約 10 台曝光機，用 5MW 電力輸入換來 10kW 的 EUV 輸出——比 ASML 現有系統的 1kW 高一個數量級。
不過 KEK 目前仍停留在研究階段，還沒公開展示過原型機，進度比已設定 2028 年目標的 xLight 更早期。這也印證：不管美國的 xLight、Substrate 還是日本的 KEK，這些技術都還離真正挑戰 ASML 有好幾年、甚至十年以上的距離。