俄罗斯光刻师——不可能成为可能
光刻 ASML。 资料来源：arscomp.ru
无处可向右移动
为什么俄罗斯需要自己的光刻机，它能做什么？
值得进一步开始。 许多人认为，在 2 世纪，国家发展的标志是生产高科技产品的能力。 例如，智能手机或笔记本电脑。 严格来说，俄罗斯完全符合这一条件——该国生产的装备颇具竞争力。 在这里，Bitblaze Titan 是家用笔记本电脑，YotaPhone XNUMX 是国产智能手机。 该笔记本电脑还围绕俄罗斯八核 Baikal-M 处理器构建。 骄傲的理由似乎已经准备就绪——我们邀请大家一起庆祝。 但这里开始出现细微差别。
智能手机和笔记本电脑都只是进口组件的汇编和整个技术管弦乐队微调的产物。 这项工作并不容易，需要高素质的大脑，但也有很多漏洞。 首先是对供应商的依赖。 著名的 Baikal-M 仅在国内设计。 在这里，并非所有东西都是俄罗斯的 - 来自英国办公室 ARM 的处理器核心。 产品从头到尾的生产都是在台湾巨头台积电的工厂组织的。
同样，用于智能手机“Skif”的处理器由 Zelenograd SPC“Elvis”-“电子计算和信息系统”制造。 更准确地说，它是这样制造的：这家台湾制造商拒绝了所有俄罗斯开发商。
光刻后的硅晶体。 资料来源：domoticzfaq.ru
我国已形成了发达的微芯片设计产业。 领先者包括 MCST Elbrus、Baikal Electronics、STC Modul、Syntacore 和上述 SPC Elvis。 讽刺的是，自主研发的贝加尔-M芯片和厄尔布鲁士线最先进的芯片，俄罗斯自己都没有能力生产。 目前，俄罗斯最好的微处理器工厂“米克朗”已准备好使用 90 纳米技术生产产品。 按照试产顺序，65纳米也是可以的。 Baikal-M是为28nm工艺设计的，Elbrus-16C一般是为16nm设计的。 这是悲剧吗？ 不，这对国家的技术独立性来说并不重要。
事实是，俄罗斯掌握的技术流程无论是对国防工业还是对民用部门来说都绰绰有余。 在 65 到 180 纳米的范围内，国内制造商可以为现代机床、服务器、家用、汽车和军事设备制造处理器。 相对而言，巡航导弹不需要5-10纳米架构的芯片。 智能手机和其他可穿戴技术需要这种微妙的技术。 例如，索尼 Playstation 游戏机内置 5 纳米芯片。 但在俄罗斯，它们并不生产。
乍一看，一切都很好 - 有本土和相当优质的制造商，开发商也有秩序，只是为了适应国内市场的要求。 但有一点需要注意——所有生产设备都是独家进口的。 主要是光刻机，微处理器工厂的关键部件。
光刻是我们的一切
如果你看看任何俄罗斯的微处理器产品，无论是 Mikron、Milander、Module 还是 Elvis，你都会发现荷兰 (ASML) 或日本 (Nikon、Canon) 的光刻技术无处不在。 当然，现在连这套设备的零配件都无法正式供应给俄罗斯，更何况是成品机。 而且自己制作光刻版并不容易。 更确切地说，这是非常困难的。
一点理论。 任何光刻机都与照片印刷机非常相似。 只有一切都更加复杂和昂贵。 例如，一套用于印刷芯片的光掩模成本高达 10 万美元。 通过这些模板，紫外线发射器（通常是激光）将电路投射到涂有光敏化合物的硅晶体上——这就是未来微芯片空白的样子。
这种曝光过程重复多次，穿插蚀刻、掺杂、干燥和沉积。 现代处理器可以包含 12 层或更多层，由场效应晶体管、导体和其他组件组成。 而这一切都在物体上，比人的头发粗细还小100万倍。 当然，生产是在超洁净室和与外部振动隔离的特殊建筑中进行的。 专家们喜欢说，即使一辆电车从工厂经过几个街区，也会影响芯片制造的准确性。
光刻机制造商中真正的垄断者是荷兰的ASML。 日本的尼康和佳能做得不那么完美。 在这些相同的光刻机上生产微芯片的世界中心位于台湾。
我们自己的光刻国内项目出现在 10-12 年前，但后来出于某种原因，决定冻结这个方向。 现在刚解冻。 在泽列诺格拉德纳米技术中心，根据工业和贸易部的命令，他们开始开发用于 130 纳米工艺的机器。 按照最保守的估计，最多需要十年时间。 创建工作原型是一回事，确保已经量产的产品顺利运行则完全是另一回事。
第二个项目专注于 350 纳米工艺技术的光刻。 例如，国防工业对此类芯片的需求量很大。 直到最近，军工联合体还普遍管理 600 纳米甚至微米的微处理器。
泽列诺格勒的米克朗工厂。 俄罗斯最先进的微处理器就是在这里制造的。 来源：Zelenograd-info.rf
问题在于，俄罗斯无法 100% 用自己的原材料替换所有生产链和组件。 即使您设法创建自己的光刻机，您也必须形成一个完整的耗材和组件行业。 例如，在硅芯片上显影“图案”所需要的液体光刻胶，世界上只有少数几家公司生产。
当然，这一切 故事 会亏本经营，谈不上任何市场关系。 国家将不得不补贴微芯片的生产和未来光刻机的组装。 大多数产品将提供给政府机构，因为国内微处理器技术几乎没有广阔的市场。
俄罗斯需要自己的光刻机，不是在本世纪末，而是在两三年后。 进口设备的资源很快就会用完，整个微电子产业就会停摆。 当然，您可以从中国人那里购买一些东西，但即使是他们也不会向俄罗斯提供最现代化的发展。 此外，随着我们邻居微处理器机器的发展，并非一切都井井有条。
北京长期处于“光刻”制裁之下，还不能自主生产小于45纳米制程技术的产品。 一个典型的例子是华为，它在 2018 年被特朗普禁止向台湾 TSML 下微芯片订单。 结果，相对于更成功的竞争对手，市场停滞和流失。 华为能否走出困境还不得而知，但该公司已经为一项10纳米工艺技术的光刻技术申请了专利。 然而，从获得专利到完成样品可能需要数年时间。
至少二十年来，荷兰 ASML 一直在开发突破性的极紫外 (EUV) 光刻技术，允许使用 5 纳米甚至更低的技术打印芯片。 而这样一个项目耗资约20亿美元。
这是在 Rosatom 摆动的光刻机。 我们正在谈论根据总统令创建的萨罗夫国家物理和数学中心的项目。
ASML 的 EUV 光刻。 资料来源：ravenfile.com
多一点理论。 为什么要创建 EUV？
这完全与传统光刻中使用的紫外线波长有关——大约 120-140 纳米。 即使使用所有可能的技巧，物理定律也不允许创建 40-65 纳米以下的拓扑芯片。 ASML 决定从根本上将辐射的工作波长降低到 13,5 nm，也就是说，它们实际上降低到软 X 射线。 为了不吓唬人，这项技术被命名为“极紫外”。
在纸面上，一切都很简单——波长越短，分辨率越低。 将芯片打印到 2 纳米。 主要困难来自辐射本身——13,5 纳米 X 射线波吸收从空气到镜片的一切。 光学系统被高科技反射镜系统所取代，这在世界上只有德国卡尔蔡司才能制造。 简而言之，每个此类产品的粗糙度不应超过 1 纳米。 当然，光刻只有在高真空条件下才有可能，这给开发人员和技术人员带来了额外的困难。 辐射本身是在强大的激光轰击一滴锡后形成的，锡滴变成等离子体，产生所需的 13,5 纳米波。
一般来说，国产 EUV 光刻机项目的复杂性与太空计划相当。 这对俄罗斯工业和科学组织来说都是一个真正的挑战。 据俄罗斯科学院院士亚历山大·谢尔盖耶夫介绍，微结构物理研究所的X光镜已经在国内取得进展，Rosatom准备提供数千瓦级激光器。
与此同时，应用物理研究所创建了光刻机的“原型原型”，可以使用 7 纳米技术制造芯片。 但是，我们重复一遍，从创建原型到批量产品，即使不是几十年，也可能是几年。
萨罗夫国家物理和数学中心。 来源：atomic-energy.ru
更具革命性的是无掩模 X 射线纳米光刻项目，该项目正在国家研究中心“库尔恰托夫研究所”和莫斯科电子技术研究所进行开发。 原型已经准备就绪，测试将于 2026-2027 年开始。
好的 新闻 而对于国产第一台光刻机前景的预测，依然不尽如人意。 但我们的行业最近习惯性地将成品的创作时间强烈地向右移动。 这尤其适用于 航空、汽车等关键行业。 微电子是否会出现在这份令人遗憾的名单上，时间会证明一切。
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