今天小編分享的科技經驗：俄羅斯，死磕光刻機，歡迎閱讀。
俄羅斯芯片自研突破，開發 350nm 光刻機。
俄羅斯芯片行業的發展并非一帆風順。
早在 2013 年，俄羅斯超級計算機制造商 T-Platforms 就因技術出口問題遭到美國封禁。為了擺脫對美國 X86 平台的依賴，俄羅斯開始押注 MIPS 和 ARM 架構，成立了專注處理器研發的公司—— Baikal Electronics。
然而，受限于俄羅斯自身的芯片制造能力，Baikal 的處理器只能依賴台積電代工。2021 年，美國對俄羅斯實施新一輪制裁，導致 Baikal 的芯片生產計劃全面受阻。原本計劃在 2022 年和 2023 年逐步量產的 Baikal-S 也因此停擺。更為嚴重的是，部分已生產的芯片因制裁無法交付俄羅斯，這無疑是雪上加霜。
最終，在多重壓力下，Baikal Electronics 于 2023 年宣布破產，這款俄羅斯芯片似乎注定難逃夭折的命運。
然而，近日 Baikal-S 的回歸讓這一切重新燃起希望。
Baikal-S 處理器芯片
盡管其 16nm 工藝無法與當前的 5nm、3nm 技術相比，但 Baikal-S 在某些特定領網域已經達到了實用水平，足以滿足中低端伺服器和特定工業應用的需求。
對于俄羅斯而言，這款處理器的價值不僅在于技術性能，而更在于其象征意義。
正如許多人所說，" 有些東西，只有是自己的，才用得安心。"
眾所周知，在國際半導體產業鏈中，合作是實現技術突破的重要途徑。然而，受制于制裁和地緣政治因素，俄羅斯難以像其他國家那樣通過國際合作實現技術飛躍。這意味着，俄羅斯必須在有限的條件下獨立發展相關技術。
除了芯片之外，光刻機作為芯片制造中的關鍵核心，其技術復雜度和精密程度決定了芯片的制造能力。在這個領網域，荷蘭的 ASML 一直是當之無愧的王者，憑借其先進的極紫外光 ( EUV ) 光刻機技術，在全球高端光刻機市場上占據主導地位，幾乎壟斷了 7nm 及以下先進制程芯片的生產。此外，佳能和尼康也在積極布局，試圖在光刻機領網域保有一席之地。
随着俄烏戰争的糾纏，歐美的新一輪制裁加劇了俄羅斯的缺 " 芯 " 程度，加速了俄羅斯自建獨立芯片產業的決心和過程。因此，光刻機成為了俄羅斯重點關注的焦點，力求在這一關鍵技術領網域實現自主可控。
俄羅斯光刻機發展歷程回顧
面對西方國家的技術封鎖，尤其是 ASML 等光刻設備供應商的出口禁令，俄羅斯政府制定了宏大的芯片產業發展藍圖，旨在通過提升本土化生產能力，減少對外部技術的依賴。
這一戰略目标在 2024 年取得了實質性的成果，即首台 350nm 光刻機的問世，意味着俄羅斯在半導體產業鏈上向前邁進了一大步。
但俄羅斯首台光刻機的誕生并非一蹴而就，而是經歷了長期的技術積累和推動。
實際上，早在上世紀 70 年代，當時的蘇聯就已經掌握了 EUV 照相光刻的技術。即使在蘇聯解體後，俄羅斯的科學家們也一直在該領網域默默耕耘，為 "EUV 光刻機 " 的關鍵技術開發做出了重要貢獻。
事實上，EUV 光刻機擁有三大核心技術——光源、投影物鏡、工件台。其中最大的難點在于光源，俄羅斯正是這一領網域的佼佼者。
國際光源三巨頭除了德、日，另一個就是俄羅斯的聖光機。荷蘭 ASML 研究 EUV 光刻機時就使用了俄方技術，比如早期研究的光源理論來自俄羅斯科學院，同時俄羅斯向其提供了大量的光學器件。直到今天，ASML 還和俄科院光譜學研究所（ISAN）仍保持着密切合作，在 EUV 光源產品上，就連英特爾、台積電都離不開俄方合作。
此外，俄羅斯科學院的微結構物理研究所還為荷蘭開發了多層鏡制造技術，這在當時算得上是一個了不起的成就。
除了光源，在工作台方面俄方也有 " 後台 "。白俄羅斯的 Planar 是東歐最大的半導體公司，其總經理曾表示：" 全世界只有兩家公司能夠生產靈敏度高達 06-0.15nm 的傳感器，一家來自美國，另一家就是我們。"
從以上梳理不難看出，俄羅斯在 EUV 光刻光源核心技術上，的确已經擁有了一定基礎，相關科研機構在 ASML 所動員起來的泛歐 EUV 突破瓶頸網絡中有着長期而深入的參與。
當然不可否認，其各項技術產業化水平還不高，更多停留在基礎研究和樣件試制階段，在做出自主研發 EUV 光刻機的決策後，把理論落實到工程無疑還有很長的路要走，不過俄羅斯的努力，依然值得我們密切關注與借鑑。
時間來到 2010 年，彼時的 ASML 已經将第一台預生產的極紫外（EUV）光刻機出貨，而這時俄羅斯一個物理研究所 IPM 也正在研發極紫外光刻機的系統和原件，甚至已經弄出來了裝置原型的搭建。然而，俄羅斯的這個項目還在布局階段就已經宣告結束了。
理由其實很簡單，首當其衝地就是西方國家對俄羅斯實施的技術禁運和制裁，無疑會給他們的研發帶來困難。尤其是俄烏衝突爆發以來，美國聯合歐洲國家對俄羅斯實施了全方位、全領網域的制裁。一個國家基本無法單獨研發 EUV 光刻機，而 ASML 之所以能完成，是因為它背後是全世界供應商的共同努力。
然而，在面臨國際制裁和技術封鎖的持續影響下，盡管俄羅斯在光刻機領網域受到重重阻礙，但依舊沒有停止探索的步伐。
" 曙光 " 初現，成功推出 350nm 光刻機
多年來，通過國家實驗室和科研機構的支持，俄羅斯光刻設備制造企業通過不斷攻克關鍵技術難題，逐步實現了一系列突破。
2022 年，俄羅斯科學院下諾夫哥羅德應用物理研究所 ( IPF RAS ) 宣布，正在開發俄羅斯首套半導體光刻設備，并對外誇下海口：這套光刻機能夠使用 7nm 生產芯片，可于 2028 年全面投產。
當時，IPF RAS計劃在六年内打造出俄羅斯自產 7nm 光刻機的工業樣機，2024 年将創建一台 "Alpha 機器 "，2026 創建 " 測試機 "，2026-2028 年俄羅斯本土光刻機将獲得更強大的輻射源，改進的定位和進給系統，并将開始全面的工作，2028 年，這些設備全面運行。
時隔兩年，俄羅斯雖然距離 2028 年自產 7nm 光刻機的 " 海口 " 距離尚遠，但這一承諾已初現曙光。2024 年 5 月，俄羅斯聯邦工業和貿易部副部長瓦西裡 · 什帕克（Vasily Shpak）證實，第一台能生產最大 350nm（行業慣稱 0.35μm）芯片的光刻機已成功組裝并進入測試階段，标志着俄羅斯在芯片制造領網域取得實質性突破。
俄羅斯接下來的目标是在 2026 年制造可以支持 130nm 工藝的光刻機。再下一步，俄羅斯将繼續逐步向 90nm 及以下邁進。
盡管相較于目前全球主流的先進水平，如 5 納米、7 納米工藝，俄羅斯的這一成果尚顯落後，但其在特定領網域仍具有實際應用價值。尤其是對俄羅斯而言，350nm 芯片雖不如現代尖端產品先進，但足以滿足汽車、能源、電信等特定行業需求，且成本效益高，生產周期短，穩定性經時間考驗。
這也标志着俄羅斯在追求半導體產業自主性方面邁出了一大步。在全球半導體供應鏈緊張、地緣政治復雜多變的背景下，這項成就為俄羅斯減少對外部技術的依賴提供了可能。
電子工程世界對此有報道指出，350nm（0.35μm）誕生于 1995 年，現在依然擁有產品應用，主要是一些不太剛需制程的特色工藝產品，比如模拟芯片、功率半導體、傳感器或者低端 MCU、軍工產品。
作為對比，半導體制程工藝發展史簡單總結如下：
1971 年，10μm 工藝是當時最高工藝，代表芯片是 Intel 1103 DRAM、4004 CPU（1971）、8008 CPU（1972）;1974 年，步入 6μm 工藝，大名鼎鼎的 Intel 8080 便采用這一制程；1977 年，3μm 工藝開啟元年，從此 x86 處理器 Intel 8086（含 8085、8088）正式誕生；1982 年 1.5μm 工藝用在 Intel 80286 上，1985 年 1μm 工藝用在 Intel 80386 上，1989 年，0.8μm 工藝用在 Intel 80486 上；1995 年，0.35μm（也就是 350nm）工藝開啟元年，Pentium P54CS、IBM P2SC（1996）、IBM POWER3（1998）都采用了這一工藝；1997 年，主節點為 0.25μm 工藝，開始引入國際半導體技術路線圖（ITRS）主節點和半節點定義，即：1998 年半節點 220nm 工藝，1999 年主節點 0.18μm 工藝（180nm），2000 年半節點 150nm 工藝；2001 年，130nm 是當時的主節點，典型芯片是 130nm 的奔騰 3 處理器，2002 年半節點為 110nm 工藝；2004 年，步入 90nm 元年，英特爾、英飛凌、德州儀器、IBM、聯電和台積電基本都能達到 90nm，典型芯片包括 90nm 的奔騰 4 處理器；2012 年，制程步入 22nm 階段，此時英特爾，聯電，聯發科，格芯，台積電，三星等廠商都具備生產能力；2015 年聯電止步于 14nm，2017 年英特爾卡在了 10nm，2018 年格芯放棄 7nm，此時先進制程的戰場只剩下台積電和三星；2019 年 6nm 量產導入，2020 工藝 5nm 開始量產，而國内也開始量產 14nm 芯片；2024 年，随着英特爾開始重新重視制程技術，英特爾、台積電、三星正在争奪 2nm 的先發地位。
俄羅斯工業和貿易部并不覺得沒有掌握更先進的工藝有什麼問題，Vasily Shpak 認為，<45nm 的工藝只對處理器和存儲器有意義，而這些只占 10-15%。而所有其他微電子器件，包括微控制器、電力電子器件、電信電路、汽車電子以及許多其他器件，因為技術和成本的原因，将在未來許多年内對 65-350nm 的工藝保持需求，而且占市場的 60%。
對于現階段的俄羅斯來說，這台光刻機的問世不僅可以使其一定程度擺脫西方制裁，更給予了俄羅斯國内極大的信心，未來将大幅減少對外依賴。
俄羅斯光刻機，再曝新進展
對于高端光刻機突破瓶頸，不少人抱有着一種樸素的信念：既然 ASML 已經證明了 LPP-EUV 技術路線走得通，就好像一道别人已經解出來的難題，作為亦步亦趨的後來者只要資源投入足夠多，再復雜的工程問題也總能解決。
這樣的想法，确實在大部分情況下都是成立的，學習消化再創新的效果毋庸置疑。但與此同時，集成電路、工業軟體、量測儀器等領網域存在的 " 卡脖子 " 現象足以提醒我們，某些對于基礎理論積累要求很高的環節，" 理論不夠，工程來湊 " 也有其局限性，原理理解不充分的情況下，工程成本、進度乃至最終結果将面臨巨大不确定性。
深谙此道的俄羅斯，依托其在高能激光、等離子體物理基礎研究上的積累，在光刻機研發上選擇了一條頗具特色和 " 章法 " 的新路。
據 cnews 近日消息報道，俄羅斯科學院微結構物理研究所（IPM RAS）提出了一項新計劃，旨在制造比荷蘭 ASML 公司更經濟、更高效的光刻機。
據介紹，該光刻機旨在打造" 高性能 X 射線光刻發展新概念 "，俄羅斯選擇不完全復制 ASML 的技術路線，而是開發工作波長為 11.2nm 的新型光刻設備，而非 ASML 的 13.5nm，以降低研發成本并簡化制造流程，并将設備的分辨率提高 20%。
俄羅斯有眾多機構，在參與這項復雜龐大的項目
此外，IPM RAS 計劃用氙代替錫作為激光等離子光源，這将顯著減少光學元件的污染，并延長昂貴零部件如反射鏡和保護膜的使用壽命。
該計劃分為三個階段：
第一階段：技術突破進行科學研究與工程設計，解決關鍵技術難題，提出糾正技術解決方案的建議。制定合作框架和設備清單，為後續階段奠定基礎。創建光刻實驗樣本，以測試真實技術流程中的所有元素，開發抗蝕劑并開發使用 X 射線光刻形成納米結構的技術。
NCFM 參與了波長為 11.2nm 的光刻機的開發（來自 NCFM 演示的框架）
第二階段：實驗驗證制造用于測試的實驗性光刻設備，并整合 X 射線光刻技術。集成高效多鏡頭投影系統和多千瓦激光器，用于 200/300 毫米晶圓的工藝測試。第三階段：產業化開發适合工業應用的高性能光刻設備，計劃量產直徑 300 毫米晶圓的設備，生產能力超每小時 60 片。
檔案中沒有指定各個階段的時間安排。
不過，CNews 報道了 RAS 應用物理研究所于 2022 年 10 月開始進行光刻工作的情況。預計到 2028 年，該設備将全面運行，能夠生產使用 7nm 拓撲的芯片，效率預計比 ASML 光刻機高 1.5-2 倍。
為了支持這一項目，俄羅斯科學院已經向其提供了約 100 億盧布的信貸支持，并資助了兩家企業，分别是在集成電路成套工藝方面領先的 Integral 公司和在精密光刻設備領網域擁有豐富經驗的 Planar 公司。
此前，俄羅斯政府啟動了一項國家計劃，俄羅斯工業和貿易部在 2023 年 10 月提出了一份路線圖。根據該路線圖，俄羅斯将在 2028 年開始量產 28nm 芯片，并在 2030 年開始生產 14nm 芯片，對盡可能多的外國芯片進行逆向工程，并培養本土人才從事國產芯片替代工作。
同期，據俄羅斯媒體援引俄新社報道，聖彼得堡理工大學的研究人員開發了一種國產光刻復合體，包括兩個設備，一個是在基板上進行無掩膜的光刻裝置，另一個是矽的等離子體化學蝕刻設備。
該設備的成本令業界驚訝，用于無掩膜光刻的設備成本僅為 500 萬盧布（約合 36.6 萬人民币），另一種工具的成本暫未公開。要知道，一台 ASML 的 DUV 價格是 8000 萬美元（約合人民币 5.8 億元），而 EUV 價格更是高達 1.9 億美元（約合人民币 12 億元）。價格懸殊可謂巨大。
從技術思路上來評價，采用無掩膜光刻，意味着物鏡系統可以得到很大簡化，EUV 光反射次數更少，損耗自然更小，連帶着對光源輸出功率的要求也可以放寬，因此無論選擇錫源的傳統方案還是氙源創新方案，至少 ASML 在提升光源功率和可維護性上耗費的天量資金、十餘年時間以及積累的大量獨家 knowhow 有希望被繞開。
MEMS 微鏡調制的圖案只需三片反射鏡就能夠投影于晶圓
這一研發成果對于俄羅斯芯片的自給自足至關重要，聖彼得堡理工大學的專家表示，這将使 " 解決俄羅斯在微電子領網域的技術主權問題 " 成為可能。
俄羅斯開發的全新 EUV 光刻機，将計劃使用 X 射線技術，不需要光掩膜就能生產芯片（現在 ASML 的 EUV 光刻機使用的是極紫外光）。
與傳統光刻技術相比，X 射線光刻機無論是在經濟成本還是時間成本方面，這項技術都便宜得多，因為傳統光刻技術需要使用專門的光掩膜來獲取影像。而 X 射線光刻機則不需要光掩膜，可以直寫光刻，因此節省了一大筆費用。
此外，X 射線光刻機使用的 X 射線，波長介于 0.01nm 到 10nm 之間，比 EUV 極紫外光還要短，因此光刻分辨率要高很多。
未來俄羅斯光刻機與現有 ASML 光刻機的特點對比
該表将 ASML 制造的 TWINSCAN NXE:3600D 光刻機的主要參數與 IPM RAS 正在開發的光刻機的預期參數進行了比較。可以看出，平均激光功率為 3.6 kW，波長 11.2nm 下的預期性能将比 ASML 光刻機低約 2.7 倍。
有專家指出，" 對于非頭部工廠來說，這個值已經足夠了，考慮到芯片上的所有層中，X 射線光刻僅用于幾個關鍵層的形成。因此，這一概念的成功實施将實現在不犧牲分辨率的情況下提高用戶 X 射線光刻的可及性的目标。"
事實上，早在 2022 年 4 月，俄羅斯媒體就報道稱，莫斯科電子技術學院 ( MIET ) 承接了貿工部開發制造芯片的光刻機項目，該項目由俄羅斯政府首期投資 6.7 億盧布資金（約合 5100 萬元人民币）。研發的光刻機計劃達到 EUV 級别，但技術原理與 ASML 的 EUV 完全不同，是基于 " 同步加速器和 / 或等離子體源 " 的無掩模 X 射線光刻機。
2023 年 3 月，俄羅斯科學院微結構物理研究所多層 X 射線光學系主任 Nikolai Ivanovich Chkhalo 在會上發表了一份報告 "EUV 光刻：俄羅斯發展的原則、現狀和路線圖 "。在回答有關推廣經典 EUV 光刻和無掩模光刻的問題時，Nikolai IvanovichChkhalo 表示，在俄羅斯目前的研究框架和能力範圍内，創造出 MEMS 振鏡是不可能完成的任務。盡管進行了十年的研究，但仍無法令人滿意地開發該技術。另一個技術方向——四百層 X 射線透鏡——俄羅斯有可能創建它。
盡管擁有優勢，但 X 射線設備的生產能力和效率與 ASML 的機型相比仍顯不足，不過在特定場景或小規模芯片生產中具有實用性。
俄羅斯科學院微結構物理研究所副所長尼古拉 · 奇卡洛表示，作為光刻技術的全球領導者，ASML 已研發其 EUV 光刻系統近 20 年，該技術已被證明非常復雜。而且，晶圓設備不僅限于光刻機，還需要有其他類型的設備用于執行蝕刻、沉積、光刻膠去除、計量以及檢查操作，此外還有一些不太先進的設備，這些大部分都來自于西方市場。
也就是說，即使俄羅斯成功制造出光刻機，仍需要數百台設備來建造一座現代化晶圓廠，而目前西方已經徹底切斷了對俄羅斯的供應。但無論如何，俄羅斯為了實現半導體產業自主可控，首先加大了對光刻機領網域的投入和支持，盡管目前 350nm 的工藝并不先進，但對于此時的俄羅斯來講已經非常重要了。
俄羅斯在光刻機技術領網域雖然面臨技術封鎖和人才不足的挑戰，但憑借國家政策的支持、技術積累和國際合作，逐步在這一關鍵技術領網域取得了進展。
未來，俄羅斯将繼續加大對光刻設備技術的研發投入，努力實現從中低端到高端設備的跨越式發展。通過持續的創新和廣泛的國際合作，俄羅斯有望在光刻機技術領網域取得更大突破，為全球半導體產業的發展作出積極貢獻。
昔日微電子霸主，能否重拾輝煌？
蘇聯曾是世界上微電子技術最強大的國家之一，甚至一度領先美國。然而，蘇聯解體後，大量科研人才前往美國，俄羅斯在經濟衰退、政治不穩的局勢下，微電子產業也逐漸走向衰敗。
盡管如此，以及多年來面臨西方制裁，包括資金不足和人才匮乏等諸多困境，俄羅斯并沒有就此擺爛，為了避免技術受制于人，這些年來依然在潛心搞研發，渴望厚積薄發扭轉局面。
尤其是在光刻技術上，俄羅斯決心通過創新路線圖來突破目前的困局，并希望在 2028 年前完成研發工作。若這一進程順利，俄羅斯可能會成為中小型芯片制造商的重要設備供應商為全球芯片生產提供新選擇，也為整個行業格局帶來新的變化。
總體而言，面對卡脖子，俄羅斯堅持自主研發、另辟蹊徑的精神依然值得敬佩。俄羅斯這一光刻機的研發方向在技術上具有一定的創新性，若能克服各項挑戰，真的在 X 射線光刻技術上取得突破，将可能重寫全球半導體產業的競争态勢。随着芯片制造的需求不斷增長，這一新興市場對于技術自主權和性價比優化的要求也愈加迫切。
未來，俄羅斯有望在全球芯片制造競争中占據一席之地，成為新興市場的重要參賽者。俄羅斯繞開 ASML 的技術鉗制，對于我國半導體產業的發展也是一個啟發。
但相比之下，我國科技界、產業界對俄羅斯的認識，似乎還普遍有所滞後。在一篇分析中俄科技創新合作風險挑戰的權威文章中，作者憂心地指出：" 俄羅斯在基礎研究、核能技術、空間科學技術、新材料、生物技術等眾多領網域擁有雄厚實力并取得了令人矚目的成績，但我國某些產業界，甚至科技界本身對俄羅斯科技水平都缺乏足夠認識和應有評價，存在貶低俄羅斯科技實力而盲目推崇西方的傾向，在尋求科技合作夥伴時，往往優先考慮美、歐、日，對俄羅斯卻不予重視，常常多方尋覓無果後才把目光轉向俄羅斯，贻誤了合作時機 "。
值得注意的是，随着俄烏衝突爆發，俄羅斯科技界正常的國際交流活動遭到了全面圍堵打壓，從奧數競賽到學術會議，" 将俄羅斯科學與國際合作隔離的企圖将反映在所有指标中 "，當數百名俄羅斯科學家被從歐洲核子研究中心（CERN）驅逐，标志着這種歇斯底裡的抵制達到了頂點。
但也正是在這種刺激下，俄羅斯科學研究與高技術產業發展，似乎正煥發出新的氣象，或者說，重新喚起一種民族的堅強韌性。在工業母機、關鍵軟體等領網域，俄羅斯國產替代工作業已全面鋪開。
而光刻機，正是這一浪潮的小小縮影。
