俄罗斯首台光刻机，真的制造成功了

本文来自微信公众号：电子工程世界 （ID：EEworldbbs），作者：付斌，题图来自：视觉中国

2022年，俄罗斯科学院下诺夫哥罗德应用物理研究所（IPF RAS）宣布，正在开发俄罗斯首套半导体光刻设备，并对外夸下海口：这套光刻机能够使用7nm生产芯片，可于2028年全面投产。

当时，IPF RAS计划在六年内打造出俄罗斯自产7nm光刻机的工业样机，2024年将创建一台“Alpha机器”，2026年将创建“测试机”，2026年～2028年俄罗斯本土光刻机将获得更强大的辐射源，改进的定位和进给系统，并将开始全面工作。2028年，这些设备将全面运行。

时隔两年，俄罗斯所说的真的实现了——首台光刻机正式制造成功并进入测试。

有实际意义的突破

据塔斯社报道，俄罗斯第一台能够生产最大350nm（行业一般说0.35μm）尺寸芯片的光刻机已经创建并正在测试中。俄罗斯联邦工业和贸易部副部长瓦西里·什帕克（Vasily Shpak）在CIPR期间向塔斯社报告了这一点。

他表示，“我们组装并制造了第一台国产光刻机。作为泽廖诺格勒技术生产线的一部分，目前正在对其进行测试。”俄罗斯接下来的目标是在2026年制造可以支持130nm工艺的光刻机。

去年10月有报道称，第一台俄罗斯国产130nm光刻机原型可能在2026年之前问世。

再下一步，将是开发90nm光刻机。他说：“我们将继续逐步向90nm及以下进程迈进。因此，俄罗斯不会止步于此，同时已经在实施一项全面的电子工程项目。”

尽管350nm的芯片虽然被认为是大尺寸芯片，但仍具备一定实际的意义，可用于许多行业，包括汽车行业、能源和电信行业。

欧盟此前在俄罗斯武器上发现大量民用芯片，包括来自洗衣机，洗碗机等家电用具的芯片，这也是无奈之举。而接下来，或许俄罗斯可以进而实现“洗衣机芯片”自由。

网友也给出了俄罗斯未来的路线：优化一下，就能180nm，看产出，每小时出几片，套准精度3-sigma多少纳米。加上double pattern，其他指标ok，就能90nm，65nm也有机会了。光源改进一下，i-line换ArF 193纳米，不就进28nm了吗？

不过，目前还不太清楚俄罗斯所说的350nm（0.35μm）光刻机是哪种类型光刻机，此前俄媒曾提到过基于同步加速器和/或等离子体源”的无掩模X射线光刻机，而从目前来看350nm（0.35μm）的波段达到i线（365nm）。

350nm芯片，什么水平

历史上，350nm（0.35μm）诞生于1995年，现在依然拥有产品应用，主要是一些不太刚需制程的特色工艺产品，比如模拟芯片、功率半导体、传感器或者低端MCU、军工产品。除此之外，其应用可能还包括各类FPV和“自杀小摩托”这些一次性用品，使用时间比较短。

作为对比，半导体制程工艺发展史简单总结如下：

1971年，10μm工艺是当时最高工艺，代表芯片是Intel 1103 DRAM、4004 CPU（1971）、8008 CPU（1972）;

1974年，步入6μm工艺，大名鼎鼎的Intel 8080便采用这一制程；

1977年，3μm工艺开启元年，从此x86处理器Intel 8086（含8085、8088）正式诞生；

1982年1.5μm工艺用在Intel 80286上，1985年1μm工艺用在Intel 80386上，1989年，0.8μm工艺用在Intel 80486上；

1995年，0.35μm（也就是350nm）工艺开启元年，Pentium P54CS、IBM P2SC（1996）、IBM POWER3（1998）都采用了这一工艺；

1997年，主节点为0.25μm工艺，开始引入国际半导体技术路线图（ITRS）主节点和半节点定义，即：1998年半节点220nm工艺，1999年主节点0.18μm工艺（180nm），2000年半节点150nm工艺；

2001年，130nm是当时的主节点，典型芯片是130nm的奔腾3处理器，2002年半节点为110nm工艺；

2004年，步入90nm元年，英特尔、英飞凌、德州仪器、IBM、联电和台积电基本都能达到90nm，典型芯片包括90nm的奔腾4处理器；

2012年，制程步入22nm阶段，此时英特尔，联电，联发科，格芯，台积电，三星等厂商都具备生产能力；

2015年联电止步于14nm，2017年英特尔卡在了10nm，2018年格芯放弃7nm，此时先进制程的战场只剩下台积电和三星；

2019年6nm量产导入，2020工艺5nm开始量产，而国内也开始量产14nm芯片；

2024年，随着英特尔开始重新重视制程技术，英特尔、台积电、三星正在争夺2nm的先发地位。

当然，毕竟350nm（0.35μm）芯片性能较差，面对现代比较复杂的应用需求，使用过程中芯片热量会急剧增加，从而继续带来更大的性能损耗，因此在数字芯片中更多是将就能用，比较追求性能的消费产品可能是无法使用的。

难点还有很多

当然，芯片制造也不是说有了光刻机就行了。

《光刻技术六十年》中写道，在芯片制造的全流程中，整个过程涉及几十道光刻工艺，每一道光刻工艺之后紧接着是众多复杂的半导体IC平面加工工艺。这些工艺中的每一道又细分成多道工序，而每一道工序又由多个步骤组成，每一步骤都至关重要，不容有失。

这有多难？就比如，看似最简单的基片表面处理和清洗步骤，也需要重复多次，其中一步出了问题，整个IC制造过程就全部报废。因此，每一步骤出问题的可能性被严格控制在0.000001%以下。由于每一步骤都是在前一步的基础上进行的，最终成品率是每一步成功率的乘积。若整个流程包含超过两千个步骤，即使每一步都能达到99%的成功率，最终生产出来的成品率几乎为0。

因此在芯片制造技术中，好的设备很关键，尤其是需要高精度的光刻机，但有了好的工艺设备后，人才是最关键的。在芯片制造技术中，最难的在于如何建立一个能够齐心协力的团队，这需要整个公司上上下下所有人都是最敬业的。世界上没有任何一个人为制造出来的东西，可以像芯片这样要求百分之百的精准度。

3月，Tomshardware就曾报道，受欧美制裁影响，俄罗斯本土最大芯片设计厂商贝加尔电子芯片制造只能更多地把封装交由外国厂商，当地的芯片封装合作厂商的生产良率仅有50%。

注意，这里并非生产良率，而是封装良率。如果晶圆制造厂、Foundry厂和封测厂三个站点的良率均为99%，则：总良率=99%X99%X 99%=97%。所以，50%的封装良率确实影响着俄罗斯的芯片生产，因此，俄罗斯要突破的地方还有很多。

最后还是要说，不要轻易取笑，毕竟有志者事竟成。而从技术角度来看，俄罗斯也是在重新发明轮子。

参考文献

[1]TASS：https://tass.ru/ekonomika/20866253

[2]战忽智库：俄罗斯350nm芯片取得重大突破：光刻机投产，实现“洗衣机芯片”自由.2024.5.25.https://mp.weixin.qq.com/s/xu5maI-pWKoAjIPCEnPd2w

[3]半导体制程工艺发展史.https://forum.huawei.com/enterprise/zh/thread/580931242554179585

[4]陈宝钦.光刻技术六十年[J].激光与光电子学进展，2022，59(9):0922031.

[5]中泰证券：光刻机行业报告.https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202304061585172426_1.pdf?1680777189000.pdf

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