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被美國全方位芯片制裁后，俄羅斯竟然要開造先進(jìn)制程光刻機(jī)了？！

是的，就是那個(gè)芯片制造中最最最核心的設(shè)備（甚至沒有之一），全球僅一家公司ASML有能力生產(chǎn)最先進(jìn)EUV級(jí)別，一臺(tái)能賣好幾億元、核心技術(shù)被美國壟斷的光刻機(jī)。

而且，這次俄羅斯的計(jì)劃，看起來有點(diǎn)像那么回事——

有人、有錢、有目標(biāo)。

人，項(xiàng)目由有著蘇聯(lián)硅谷中心之稱、以微電子專業(yè)見長的俄羅斯莫斯科電子技術(shù)學(xué)院 （MIET）承接。

錢，首期投資6.7億盧布資金。

目標(biāo)，挑戰(zhàn)當(dāng)前最先進(jìn)的EUV（極紫外）級(jí)別。

△只能看懂一個(gè)28nm

但即便如此，因?yàn)橹圃旃饪虣C(jī)登天之難、以及俄羅斯的資源儲(chǔ)備，網(wǎng)友們對(duì)這個(gè)消息并不太信：

確定不是個(gè)玩笑？！

巧的是，就在這消息放出前一天，俄羅斯最大芯片制造商Mikron被美國制裁。更早之前，俄羅斯為數(shù)不多的其他幾家芯片廠也已經(jīng)全方位被制裁。

所以現(xiàn)在的俄羅斯芯片，到底什么水平？真的能有底氣搞出先進(jìn)制程光刻機(jī)嗎？

無掩膜X射線光刻機(jī)？

我們先來看看計(jì)劃本身的難度如何。

據(jù)俄媒報(bào)道，俄羅斯工貿(mào)部委托MIET開發(fā)“一種無掩膜X射線光刻機(jī)”，跟日常我們提到的EUV光刻機(jī)還有點(diǎn)不同。

首先的不同在于光源的選擇。

一種是極紫外光線，波長在13.5nm；而X射線波長介于0.01nm到10nm之間。

按照現(xiàn)有的常見思路，光刻機(jī)是特定波長的光透過用來放大的掩膜，再通過透鏡的縮小，將集成電路圖精確“投影”在硅片上。

為了精確“投影”，光刻機(jī)需要實(shí)現(xiàn)極高的曝光分辨率，以及極高的重復(fù)定位精度。

前者最有效的方式之一，就是改變光源的波長。

根據(jù)光學(xué)上的瑞利判據(jù)(Rayleigh Criterion)，一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)能夠分辨的尺寸正比于光的波長。

因此，理論上以及從光刻機(jī)歷來發(fā)展（波長變得越來越短）來看，X射線光刻機(jī)顯然要比EUV光刻機(jī)更好更先進(jìn)。

但因?yàn)樗拇┩感蕴珡?qiáng)，用普通透鏡無法進(jìn)行放大和縮小，因而現(xiàn)階段無法實(shí)現(xiàn)投影光刻。

當(dāng)前應(yīng)用更多是在于直寫光刻，這也是本次俄羅斯計(jì)劃的選擇——無掩膜。

這種方式其實(shí)很早就有了，就是直接用強(qiáng)激光束將所需電路一點(diǎn)點(diǎn)刻出來。

這個(gè)效率著實(shí)有點(diǎn)低，要想刻出納米級(jí)集成電路，不知要等到猴年馬月。

至于以EUV為代表的投影光刻，他們認(rèn)為成本高昂和工藝復(fù)雜，僅在量產(chǎn)方面具有競爭力，因此只適用于英特爾、三星、臺(tái)積電等這種少數(shù)的全球企業(yè)。

△帶有X射線反射系數(shù)控制的無掩模 X 射線光刻安裝方案

這樣看來， 無掩膜光刻本身并不難，難就難在X射線工藝以及效率的提升上。

但當(dāng)前全球尚且還沒有任何一家機(jī)構(gòu)能夠解決這個(gè)問題。這也是他們提出這項(xiàng)計(jì)劃的原因。

按照計(jì)劃，他們將完成對(duì)主要技術(shù)解決方案的驗(yàn)證——基于動(dòng)態(tài)掩模模型的制造和兩項(xiàng)控制實(shí)驗(yàn)研究。

最早于今年11月開發(fā)動(dòng)態(tài)掩膜的技術(shù)和模型，以及原型光刻機(jī)的技術(shù)規(guī)范和可行性研究，工藝要達(dá)到28nm及以上。

△帶有 X 射線透射率控制的無掩模 X 射線光刻安裝方案

除此之外，官方?jīng)]有透露該計(jì)劃的更多細(xì)節(jié)。

“是全世界都在幫荷蘭ASML”

看完了計(jì)劃本身，也就多少能理解為什么更多人依然疑問滿滿：

俄羅斯造光刻機(jī)，這事兒到底靠譜嗎？

畢竟俄羅斯有很多高科技，總是雷聲大雨點(diǎn)小……

不過也有人表示，俄羅斯的黑科技點(diǎn)不亮，難點(diǎn)在于缺錢、缺工業(yè)基礎(chǔ)，理論方面還真的不一定落后。

這次光刻機(jī)研發(fā)計(jì)劃，其相關(guān)研究最早能追溯到上世紀(jì)80年代。當(dāng)時(shí)他們就已經(jīng)在研究制造光源了。

1984年，澤列諾格勒科學(xué)中心受到政府指派，開始研發(fā)同步輻射加速器。

這個(gè)研究所，來頭可不小。它后來被并入大名鼎鼎的庫爾恰托夫研究所，蘇聯(lián)第一顆原子彈、第一顆氫彈、歐洲第一座原子反應(yīng)堆、世界上第一作原子能發(fā)電站，都是從這個(gè)研究所走出來的。

但好景不長，這臺(tái)加速器的研究在開展4年后就暫時(shí)被中止，直到2002年才再次試運(yùn)行。

現(xiàn)在，俄羅斯打算基于這些技術(shù)積累，圍繞這臺(tái)加速器專門建立一個(gè)技術(shù)中心，并預(yù)計(jì)在2023年正式投入使用。

至于無掩膜光刻，他們一開始其實(shí)并沒有選擇這一路徑，甚至還一度與ASML平齊。

早在2010年，ASML出貨第一臺(tái)預(yù)生產(chǎn)的EUV光刻機(jī)時(shí)，俄羅斯一個(gè)物理研究所IPM（RAS）也在開發(fā)EUV的系統(tǒng)及元件，以及裝置原型的搭建。

其中開發(fā)人員還提出了輻射源設(shè)計(jì)的原始解決方案，部分還應(yīng)用到了ASML光刻機(jī)上。

然鵝，這個(gè)項(xiàng)目在布局階段就結(jié)束了。

RAS首席研究員、蘇聯(lián)國家獎(jiǎng)獲得者、多層X射線光學(xué)系主任Salashchenko Nikolay透露了原因：

一個(gè)國家無法單獨(dú)拉動(dòng)這項(xiàng)工作。而全世界都在幫助荷蘭（ASML在荷蘭） 。

于是，他們就開始尋找其他路徑，在無掩膜式光刻機(jī)上迭代工藝就是其中一種。

之所以讓MIET承接，是因?yàn)榇饲癕IET跟一些機(jī)構(gòu)合作中，在無掩膜EUV光刻機(jī)上有過研究進(jìn)展。

2002年，MIET中主要從事納米電子器件研究的研究中心成立。

研究領(lǐng)域覆蓋X射線器件、微機(jī)電系統(tǒng)和納機(jī)電系統(tǒng)——這些技術(shù)都與研發(fā)光刻機(jī)密切相關(guān)。

并且已經(jīng)開展了部分研究，比如“基于微聚焦X射線管列陣的軟X射線源研制，適用于10nm無掩膜光刻機(jī)”，就是其中之一。

這項(xiàng)研究由RAS微觀結(jié)構(gòu)物理研究所的Nikolay Chkhalo教授牽頭。

他目前是該研究所的實(shí)驗(yàn)室主任，發(fā)表論文200多篇，主要研究領(lǐng)域?yàn)閄射線光學(xué)、光學(xué)干涉測量等。

綜上可見，從理論基礎(chǔ)這一角度來看，俄羅斯搞光刻機(jī)這事兒也不能說完全不靠譜。

不過值得一提的是，在俄媒最近的報(bào)道中也直言，光刻機(jī)計(jì)劃晚了15年。

如果這一計(jì)劃在15年前啟動(dòng)，或許俄羅斯現(xiàn)在不會(huì)面臨如此大的微電子技術(shù)威脅了。

最大芯片制造商只能做公交卡芯片

值得注意的是，就在這消息大范圍傳開的前夕，美國財(cái)政部宣布凍結(jié)俄羅斯21家實(shí)體企業(yè)、13個(gè)人的在美資產(chǎn)。

其中一家芯片廠公司進(jìn)入大家的視野。

Mikron，俄羅斯最大的芯片制造商、微電子制造商和出口商。而這也就意味著，俄羅斯芯片廠目前幾乎已被全線制裁。

因此現(xiàn)在宣布這項(xiàng)光刻機(jī)計(jì)劃，一方面是給俄羅斯國內(nèi)注入一場強(qiáng)心劑。

另一方面，從現(xiàn)有的俄羅斯芯片水平來看，更有迫在眉睫之勢。

以Mikron為例，就可見一斑。

從官網(wǎng)給出的產(chǎn)品目錄中可以看到，該公司可實(shí)現(xiàn)最高65nm工藝，主營銀行卡、公交卡之類的RFID以及電源管理芯片。

還創(chuàng)下了不少個(gè)第一：180/90/65nm工藝第一制造商、用于身份證件的芯片模塊第一制造商、第一出口商，占俄羅斯微電子產(chǎn)品出口的54%。

這家公司的歷史，可以追溯到前蘇聯(lián)——上個(gè)世紀(jì)六十年的分子電子研究所（NIME）。

當(dāng)時(shí)，微電子技術(shù)并在熱火朝天的發(fā)展。蘇聯(lián)國家技術(shù)委員會(huì)意識(shí)到建設(shè)微電子產(chǎn)業(yè)的必要性，開始大舉組織研究所和工廠。

NIME就是其中之一。

不到兩年時(shí)間（1966年），在實(shí)驗(yàn)車間生產(chǎn)的微電路產(chǎn)量就達(dá)到了10萬片。

隨后在第二年，依照政府命令，Mikron工廠從研究所中脫胎出來，致力于生產(chǎn)集成電路。

當(dāng)時(shí)諸多技術(shù)均屬于國內(nèi)首創(chuàng)，比如砷化鎵微電路平面技術(shù)、發(fā)射極耦合邏輯的IC晶體、大規(guī)模使用的數(shù)值和模擬集成電路……

1970年，Mikron已經(jīng)為各個(gè)行業(yè)制造了超350萬個(gè)微電路供應(yīng)，之后還陸續(xù)用在國防、超級(jí)計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域。

在整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)中，蘇聯(lián)的微電子技術(shù)在全球排名第三，僅次于美國和日本?？梢哉f，這時(shí)候的Mikron乘著時(shí)代之風(fēng)快速前進(jìn)。

不過，這種勢頭很快就因?yàn)樘K聯(lián)解體戛然而止——幾乎所有的蘇聯(lián)計(jì)算機(jī)制造商都停止了運(yùn)營，只有少數(shù)公司通過外國組件/技術(shù)轉(zhuǎn)讓得以幸存。

Mikron就是其中一個(gè)。

2006年，Mikron開始引入海外技術(shù)——意法半導(dǎo)體技術(shù)轉(zhuǎn)讓，使其具備生產(chǎn)180nm芯片的能力。并于2007年開始生產(chǎn)180nmEEPROM的集成電路。

隨即，Mikron就開始生產(chǎn)接觸式智能卡的芯片模塊，很快就掌握了RFID交通卡的全流程生產(chǎn)，并開始為莫斯科地鐵站供應(yīng)。

同年，它還開始為電信行業(yè)生產(chǎn)SIM卡。

或許是嘗到了甜頭，Mikron再度與意法半導(dǎo)體展開技術(shù)轉(zhuǎn)讓合作。

據(jù)當(dāng)時(shí)《半導(dǎo)體國際》報(bào)道，公司有意每年更新一代工藝，計(jì)劃于2008年和2009年分別推出130nm和90nm的工藝。

不過據(jù)官網(wǎng)記載，Mikron僅在2009年實(shí)現(xiàn)了在200毫米晶圓上生產(chǎn)設(shè)計(jì)90nm工藝的集成電路。

在2012年才正式啟動(dòng)90nm微電子產(chǎn)品的生產(chǎn)。

自此，俄羅斯成為全球第八個(gè)擁有該技術(shù)的國家。相較于西方，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后了。

這時(shí)候，俄政府開始意識(shí)到了微電子產(chǎn)業(yè)的重要性。

先是制定了一眾產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略《2013-2025年電子工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《國防工業(yè)綜合體發(fā)展規(guī)劃》等，還積極采取一系列舉措，比如盡可能使用國產(chǎn)電子產(chǎn)品，開發(fā)CPU民用和軍用兩條線等。

Mikron也相應(yīng)更改了路線，開始致力于自主研發(fā)180-90nm國產(chǎn)技術(shù)和獨(dú)特產(chǎn)品，并創(chuàng)造新技術(shù)，包括65nm-45nm水平。

2014年，美國經(jīng)濟(jì)制裁（包括對(duì)敏感技術(shù)行業(yè)的打擊）讓原本脆弱的俄羅斯芯片制造雪上加霜。

即便在2015年，Mikron還勉強(qiáng)完成了65nm工藝的開發(fā)。

但之后就再也沒有傳來工藝制程迭代的音訊。

如今從規(guī)模上看，Mikron業(yè)務(wù)輻射全球，作為俄羅斯最大芯片制造廠確實(shí)不假。

不過能做的產(chǎn)品，早已定型——

運(yùn)輸及門禁RFID、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)保護(hù)微控制器、智能水表等。

俄羅斯芯片廠幾乎已被全線制裁

前文提到，俄羅斯芯片制造商們，已經(jīng)被美國制裁得差不多了。

不僅是最大芯片制造商Mikron，另一家制造商Angstrem-T甚至已經(jīng)破產(chǎn)了一次。

還有設(shè)計(jì)廠商Baikal Electronics、MCST等等都被制裁折騰了個(gè)夠嗆，在“實(shí)體名單”里進(jìn)進(jìn)出出……

由這些公司構(gòu)建起的俄羅斯半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)如今究竟怎么個(gè)水平，又處于何種境況，我們也借此機(jī)會(huì)展開看看。

Baikal Electronics

首先來看看號(hào)稱是俄羅斯技術(shù)最先進(jìn)的芯片設(shè)計(jì)廠商——Baikal Electronics。

在最新一輪制裁名單中，其母公司T-Platforms赫然在列。

Baikal Electronics能達(dá)到的制程為28nm，它起初基于MIPS架構(gòu)，這兩年轉(zhuǎn)向ARM，支持運(yùn)行俄國產(chǎn)操作系統(tǒng)Astra Linux。

其最近發(fā)布的處理器為Baikal-S，擁有48個(gè)核心，基準(zhǔn)頻率2.0GHz，最高加速2.5GHz，熱設(shè)計(jì)功耗為120W，同時(shí)還整合封裝了一顆自研的RISC-V架構(gòu)協(xié)處理器。

而除了母公司被制裁，Baikal Electronics還要面臨芯片無法出貨的問題。

一直以來，Baikal Electronics的芯片都是由臺(tái)積電代工。

在美國發(fā)布最新一輪制裁名單前，臺(tái)積電方面已經(jīng)表示，將不再為俄羅斯公司生產(chǎn)芯片，首當(dāng)其沖的便是Baikal Electronics。

Angstrem-T

同樣跟Mikron有著悠久歷史的芯片制造廠Angstrem-T，在2017年就遭到過制裁，并受到重創(chuàng)。

當(dāng)時(shí)，Angstrem-T能拿出的最高制程為250nm。作為對(duì)比，這一年三星已經(jīng)在量產(chǎn)7nm芯片了。

因受到制裁影響，Angstrem-T陷入債務(wù)危機(jī)，于2018年被俄羅斯國家開發(fā)銀行VEB.RF收購；2019年，正式宣告破產(chǎn)重組。

但就在去年，這家公司傳來一點(diǎn)起死回生的跡象。據(jù)報(bào)道稱，他們已高薪聘請(qǐng)十?dāng)?shù)位專家?guī)椭鶤ngstrem-T重啟產(chǎn)線。而且還計(jì)劃從AMD采購設(shè)備，用來生產(chǎn)130-90nm的芯片。

MCST

最后介紹的是芯片設(shè)計(jì)廠商MCST （莫斯科SPARC技術(shù)中心，Moscow Center for SPARC Technologies），成立于1992年，前身是列別捷夫精密機(jī)械與計(jì)算機(jī)工程研究所。

其旗下Elbrus處理器包含兩條產(chǎn)品線，一條面向民用，架構(gòu)基于Elbrus-2000架構(gòu)(俄羅斯版本X86)；另一條面向軍用，架構(gòu)基于SPARC，同樣由臺(tái)積電代工。

目前產(chǎn)品能達(dá)到的最高制程工藝為16nm。

但該系列芯片在實(shí)測中表現(xiàn)不佳，去年年底時(shí)，俄羅斯最大銀行Sber技術(shù)部門在測試Elbrus-8C后給出的評(píng)價(jià)是：

內(nèi)存不足、內(nèi)存速度慢、核心數(shù)量少、頻率低、完全不滿足需求。

已有7萬IT人員出走俄羅斯

最后再回到現(xiàn)在，截至3月31日，美方公開的最新制裁名單中，涉及21個(gè)實(shí)體企業(yè)、13名個(gè)人。

當(dāng)天白宮方面還表示，未來幾天將會(huì)把120個(gè)俄羅斯和白俄羅斯實(shí)體加入名單，范圍將擴(kuò)大到航天航空、船舶和電子行業(yè)。

而從目前看來，第一波制裁造成的影響，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出芯片產(chǎn)業(yè)。

俄羅斯版谷歌Yandex就是代表之一。其旗下業(yè)務(wù)包括搜索引擎、云服務(wù)、網(wǎng)約車等等。

據(jù)報(bào)道，受到進(jìn)出口限制，Yandex將會(huì)在未來1-18個(gè)月內(nèi)面臨服務(wù)器硬件短缺情況，自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)也將遭受嚴(yán)重打擊。

為此，它們正在尋求重組以降低被制裁風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)還在和俄羅斯境內(nèi)社交網(wǎng)絡(luò)最大運(yùn)營商VK進(jìn)行談判，打算出售其新聞部門、Zen社交平臺(tái)，或者剝離自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)。

更為深入的影響，還體現(xiàn)在人才上。

據(jù)報(bào)道，從2月底到現(xiàn)在，已經(jīng)有7萬名IT技術(shù)人員離開了俄羅斯。

俄羅斯通訊協(xié)會(huì)方面也承認(rèn)了這一事實(shí)，并表示在4月時(shí)，離境的IT人員數(shù)量可能會(huì)達(dá)到10萬人。

不過俄羅斯官方方面也一直有所應(yīng)對(duì)。

除了前文提到的投入重金研發(fā)光刻機(jī)外，最近路透社報(bào)道，俄羅斯正在轉(zhuǎn)向中國的微芯片制造商尋求供應(yīng)，主要是為了解決其本土MIR支付系統(tǒng)相關(guān)的銀行卡需求。