俄羅斯自研光刻機最新進(jìn)展：成本不到37萬元！

俄羅斯自研光刻機又有了新進(jìn)展。

據(jù)俄羅斯媒體cnews報道，圣彼得堡創(chuàng)建了一個光刻綜合體，其中包括了一個在基板上進(jìn)行無掩模圖像采集和硅等離子化學(xué)蝕刻的設(shè)備。開發(fā)人員聲稱，第一臺用于無掩模納米光刻的機器成本約為500萬盧布（約36.74萬人民幣），而外國同類產(chǎn)品的價值高達(dá)數(shù)十億盧布。

X射線光刻技術(shù)

早在去年4月，俄羅斯媒體就報道稱，莫斯科電子技術(shù)學(xué)院 (MIET)承接了貿(mào)工部開發(fā)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5100萬元人民幣）。研發(fā)的光刻機計劃達(dá)到EUV級別，但技術(shù)原理完全不同，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。

目前，EUV光刻機全球只有ASML公司能夠研發(fā)、生產(chǎn)，但它的技術(shù)限制也很多，俄羅斯計劃開發(fā)全新的EUV光刻機，使用的將是X射線技術(shù)，不需要光掩模就能生產(chǎn)芯片。

光刻機的架構(gòu)及技術(shù)很復(fù)雜，不過決定光刻機分辨率的主要因素就是三點，分別是常數(shù)K、光源波長及物鏡的數(shù)值孔徑，波長越短，分辨率就越高，現(xiàn)在的EUV光刻機使用的是極紫外光EUV，波長13.5nm，可以用于制造7nm及以下的先進(jìn)工藝工藝。

X射線光刻機使用的是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。

此外，X射線光刻機相比現(xiàn)在的EUV光刻機還有一個優(yōu)勢，那就是不需要光掩模版，可以直寫光刻，這也節(jié)省了一大筆費用。

正因為有這么兩個特點，俄羅斯要研發(fā)的X射線光刻機優(yōu)勢很大，甚至被當(dāng)?shù)氐拿襟w宣傳為全球都沒有的光刻機，ASML也做不到。

從相關(guān)資料來看，全球確實沒有能達(dá)到規(guī)模量產(chǎn)的X射線光刻機，不過這種技術(shù)并不是現(xiàn)在才有，不僅美國、歐洲研究過，國內(nèi)也有科研機構(gòu)做了X射線光刻機，只是生產(chǎn)芯片的效率跟ASML的光刻機不能比的，只適合特定場景。

俄羅斯光刻機最新進(jìn)展

圣彼得堡彼得大帝理工大學(xué)（SPbPU ）的專家表示，俄羅斯已經(jīng)開發(fā)了兩套用于生產(chǎn)微電子納米結(jié)構(gòu)的裝置，這將使“解決俄羅斯在微電子領(lǐng)域的技術(shù)主權(quán)問題”成為可能。

據(jù)開發(fā)人員稱，與傳統(tǒng)光刻技術(shù)相比，X射線光刻機無論是在金錢還是時間方面，這項技術(shù)都便宜得多，因為傳統(tǒng)光刻技術(shù)需要使用專門的光罩來獲取圖像。而X射線光刻機，不需要光掩模就能生產(chǎn)芯片。

據(jù)該機構(gòu)稱，這樣的安裝估計約為500萬盧布，也就是說，它的價格與許多常規(guī)的汽車價格相當(dāng)。該機構(gòu)聲稱，國外此類設(shè)備的成本要比其研發(fā)的設(shè)備高出數(shù)十倍，在 100 至 130 億盧布之間。

該大學(xué)代表表示，該綜合體由圣彼得堡理工大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)，旨在創(chuàng)建“各種微電子設(shè)備運行”所需的納米結(jié)構(gòu)。第一階段目標(biāo)是開發(fā)出使用X射線光刻機，第二階段是開發(fā)出用于硅等離子化學(xué)蝕刻的設(shè)備。

該項目的負(fù)責(zé)人表示，使用這種設(shè)施創(chuàng)建的膜“在可靠性和靈敏度方面優(yōu)于液體或激光蝕刻生產(chǎn)的膜”。他們還強調(diào)，這完全是國產(chǎn)產(chǎn)品。

對于俄羅斯自研的蝕刻機的成本，并未被透露。

圣彼得堡彼得大帝理工大學(xué)“材料技術(shù)”實驗室負(fù)責(zé)人Artem Osipov 表示，在圣彼得堡理工大學(xué)內(nèi)部創(chuàng)建的由兩個設(shè)備組成的綜合體之外，還有研究可將雷達(dá)設(shè)備的使用壽命延長 20 倍以上的相關(guān)技術(shù)。他還補充說，如果將設(shè)備用于太陽能電池板的生產(chǎn)，將有可能減輕其重量和尺寸，并教會它們在陰天工作，并與明亮的陽光下一樣高效。

開發(fā)商沒有具體說明是否有任何俄羅斯芯片制造商對其新安裝感興趣。對此，目前還沒有消息稱它們何時開始應(yīng)用于實際生產(chǎn)。與此同時，發(fā)明人繼續(xù)改進(jìn)他們創(chuàng)造的光刻復(fù)合體。特別是，他們打算為其中的兩個設(shè)備配備人工智能，但沒有具體說明它將解決什么任務(wù)。

圣彼得堡理工大學(xué)并不是唯一一所致力于創(chuàng)造先進(jìn)光刻解決方案的俄羅斯本土大學(xué)。

另一個備份：2028年開發(fā)出可生產(chǎn)7nm芯片的光刻機

除了X射線光刻機之外，早在2022年10月，CNews就撰文稱，俄羅斯科學(xué)院下諾夫哥羅德應(yīng)用物理研究所（ IPF RAS ）也在積極的研發(fā)可以生成7nm芯片的光刻機。

根據(jù)當(dāng)時的報道，位于下諾夫哥羅德的IPF RAS 正在開發(fā)俄羅斯第一臺用于生產(chǎn)超小納米微電子器件的光刻裝置，截止2022年10月，RAS科學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)建了第一個設(shè)備演示樣品。通過該設(shè)備，可以在基板上獲得分辨率高達(dá) 7nm 的單個圖像。

當(dāng)時的報道還指出，IPF RAS計劃在六年內(nèi)打造出國產(chǎn)7nm光刻機的工業(yè)樣機。因此，2024 年將創(chuàng)建一臺“Alpha機器”。這樣的設(shè)備將成為可以執(zhí)行完整操作周期的工作設(shè)備。

第二階段，“測試機”將于2026年出現(xiàn)。下諾夫哥羅德戰(zhàn)略網(wǎng)站指出，設(shè)備系統(tǒng)將得到改進(jìn)，更加復(fù)雜，分辨率將提高，生產(chǎn)率將提高，許多操作將實現(xiàn)機器人化。該裝置已可用于大規(guī)模生產(chǎn)。

在第三階段（2026-2028年），俄羅斯本土光刻機將獲得更強大的輻射源，改進(jìn)的定位和進(jìn)給系統(tǒng)，并將開始全面的工作。

俄羅斯科學(xué)院微結(jié)構(gòu)物理研究所副所長Nikolai Chkhalo表示，該演示器的光學(xué)系統(tǒng)是在俄羅斯科學(xué)院應(yīng)用物理研究所組裝的，已經(jīng)超越了當(dāng)今世界上現(xiàn)有的所有類似設(shè)備。Chkhalo指出，與微電子行業(yè)最大的光刻設(shè)備制造商 ASML 的光刻機相比，下諾夫哥羅德模型中的輻射源在運行中更加緊湊。據(jù)他介紹，后一種情況極大地影響了設(shè)備的成本、尺寸和復(fù)雜性。

在輸出方面，同等輻射源功率下，俄羅斯設(shè)備的效率將比ASML高1.5-2倍。

眾所周知，截至 2023 年 10 月，俄羅斯還無法使用現(xiàn)代技術(shù)工藝生產(chǎn)微電路，該國最多可以使用65nm結(jié)構(gòu)，而該技術(shù)在近 20 年前就已經(jīng)過時了?，F(xiàn)在俄羅斯正在建設(shè)28nm工廠，但這個技術(shù)也已經(jīng)落后。目前全球尖端的芯片都已經(jīng)進(jìn)入了4nm，并在2023年向3nm過渡。

如上所述，IAP RAS 正在努力縮小俄羅斯與世界其他國家之間的巨大差距——大學(xué)專家正在開發(fā)第一款國產(chǎn)光刻機，能夠使用 7 nm 拓?fù)渖a(chǎn)芯片。然而，這需要數(shù)年時間——設(shè)備可能要到 2028 年才能開始全面運行。

自研光刻膠

同樣是在 2023 年 3 月，CNews撰文稱，俄羅斯工貿(mào)部下令開發(fā)和開發(fā)用于微電子生產(chǎn)的光刻材料，特別是光刻膠的生產(chǎn)。該部將為這項工作支付11億盧布。

據(jù)報道，這項工作被指定為“光解”代碼。技術(shù)規(guī)范指出，其相關(guān)性是由于俄羅斯沒有開發(fā)和生產(chǎn)類似材料。

作為工貿(mào)部下令的研究工作的一部分，計劃制造用于光刻工藝的光刻膠，光化激光輻射波長為248 nm。

該工作包括開發(fā)和生產(chǎn)光刻膠，即FR248-01、FR248-02、FR248-03、FR248-04、FR248-05牌號以及兩種抗反射涂層，即PA248-01和PA248-02。

承包商不僅必須進(jìn)行理論和實驗工作，還要測試光刻膠的實驗批次，并準(zhǔn)備和掌握其生產(chǎn)。文件指出：“在開展研究過程中，必須將開發(fā)材料的樣品轉(zhuǎn)移給企業(yè)，并得出參數(shù)水平和適用性的結(jié)論?！?/p>

研究開發(fā)過程中使用國外生產(chǎn)的原材料、材料和設(shè)備必須經(jīng)工貿(mào)部同意。

但無論哪一樣，對俄羅斯來說，應(yīng)該都不是一件簡單的事情。

編輯：芯智訊-林子 綜合自cnews及芯智訊過往報道