俄羅斯科學院誓言2028年完成7nm光刻機建造

10月22日消息，據(jù)外媒Tomshardware報道，一家俄羅斯研究所正在開發(fā)自己的半導體光刻設(shè)備，該設(shè)備可以被用于7nm制程芯片的制造。目前該設(shè)備正在開發(fā)中，計劃在 2028 年建成。當它準備好時，可能會比 ASML 的 Twinscan NXT:2000i 工具更高效，后者的開發(fā)時間超過了十年。

在今年2月24日，俄烏沖突爆發(fā)后，美國、英國和歐盟先后對俄羅斯采取了制裁措施，禁止了幾乎所有擁有先進晶圓廠的合同芯片制造商與俄羅斯實體合作。中國臺灣也迅速禁止向該國運送先進芯片。此外，在英國的對俄制裁之下，英國Arm也不能將他們新的半導體IP技術(shù)授權(quán)給俄羅斯的芯片設(shè)計廠商。因此，俄羅斯政府推出了一項國家計劃，計劃到 2030 年開發(fā)出自己的 28nm制程制造技術(shù)，并盡可能多的外國芯片進行逆向工程，同時培養(yǎng)當?shù)厝瞬艔氖聡a(chǎn)芯片工作。

但是，要想在2030年時實現(xiàn)28nm制程的量產(chǎn)，俄羅斯面臨著很多的困難。

目前，俄羅斯本土最先進的晶圓廠可以制造65nm制程的芯片。而且，由于美國等各方的制裁，美國和歐洲的半導體設(shè)備制造商也無法向俄羅斯供應半導體設(shè)備，因此俄羅斯要想實現(xiàn) 28nm 節(jié)點的量產(chǎn)，就必須設(shè)計和建造俄羅斯自己的晶圓生產(chǎn)設(shè)備。也就是說，俄羅斯希望在8年時間內(nèi)，完成像 ASML 和 Applied Materials （應用材料）這樣的公司花了幾十年的時間來開發(fā)和迭代的事情。

顯然，根據(jù)下諾夫哥羅德戰(zhàn)略發(fā)展網(wǎng)站（通過 CNews） 發(fā)布的計劃，俄羅斯科學院下屬的俄羅斯應用物理研究所（Russian Institute of Applied Physics，IAP）打算超越所有人的預期，到 2028 年生產(chǎn)出具有 7nm 制造能力的光刻設(shè)備。

能夠使用 7nm 級工藝技術(shù)處理晶圓的現(xiàn)代光刻設(shè)備是一種高度復雜的設(shè)備，它涉及高性能光源、精密光學和精確計量等眾多的關(guān)鍵部件。然而，作為俄羅斯領(lǐng)先的應用物理研究機構(gòu)，IAP 相信它可以在相對較短的時間內(nèi)開發(fā)出這樣一個工具。

該工具將與ASML或尼康等公司生產(chǎn)的光刻機有所不同。例如，IAP計劃使用大于600W的光源（總功率，而非中間聚焦功率），曝光波長為11.3nm（EUV波長為13.5nm），這將需要比現(xiàn)在更復雜的光學器件。由于該設(shè)備的光源功率相對較低，這將使該工具更緊湊、更容易制造。然而，這也意味著其光刻機的芯片產(chǎn)量將大大低于現(xiàn)代深紫外（DUV）工具。但IAP表示，這可能不是問題。

在時機方面，IAP 可能有點過于樂觀。對于 32nm 以下的制程，芯片制造商目前采用的是所謂的浸沒式光刻技術(shù)。ASML 于 2003 年底推出 了其第一款浸沒式光刻系統(tǒng)——Twinscan XT:1250i，并在 2004 年第三季度交付一臺設(shè)備，以生產(chǎn) 65nm 邏輯芯片和 70nm 半間距 DRAM。該公司花了大約五年時間于2008 年底宣布推出其支持 32nm 的 Twinscan NXT:1950i，并于 2009 年開始向客戶交付。

作為市場領(lǐng)導者，ASML花了大約 9 年的時間才在 2018 年交付其支持 7nm 和 5nm 制造的 Twinscan NXT:2000i DUV 工具。臺積電在其第一代 N7 制造技術(shù)中使用了具有多重圖案的工具。從ASML 的產(chǎn)品發(fā)展歷程來看，從 65nm 過渡到 7nm 用了 14 年的時間。現(xiàn)在，在芯片生產(chǎn)方面沒有任何經(jīng)驗或與芯片制造商沒有任何聯(lián)系的 IAP 打算在大約 6 年的時間里從頭開始制造一臺支持 7nm 的機器進行量產(chǎn)。雖然這個計劃聽起來不太可行，但看起來 IAP 充滿了熱情。

俄羅斯科學院微結(jié)構(gòu)物理研究所副所長 Nikolai Chkhalo 表示：“全球光刻技術(shù)領(lǐng)導者 ASML 近 20 年來一直在開發(fā)其 EUV 光刻系統(tǒng)，并且該技術(shù)已經(jīng)證明是非常復雜的?！睘榭茖W技術(shù)發(fā)展?！霸谶@種情況下，ASML 的主要目標是保持世界上最大的工廠才需要的極高生產(chǎn)力。在俄羅斯，沒有人需要如此高的生產(chǎn)力。在我們的工作中，我們從國內(nèi)面臨的需求和任務出發(fā)。微電子學——這不是數(shù)量，而是質(zhì)量。首先，我們需要過渡到我們自己的制造工藝，制定自己的設(shè)計標準，我們自己的工具、工程、材料，所以我們走自己的道路在這里是不可避免的。

IAP 計劃在 2024 年之前建造一個功能齊全的 alpha光刻機設(shè)備。這個光刻設(shè)備不必提供高生產(chǎn)率或最大分辨率，但必須工作并對潛在投資者有吸引力。IAP 打算在 2026 年之前制造出具有更高生產(chǎn)力和分辨率的光刻設(shè)備的測試版。這臺機器應該可以量產(chǎn)，但預計其生產(chǎn)力不會達到最大。據(jù)說光刻設(shè)備的最終迭代將在 2028 年問世。它應該獲得高性能光源（因此更高的生產(chǎn)率）、更好的計量和整體能力。到 2028 年，尚不清楚 IAP 和/或其生產(chǎn)合作伙伴將能夠生產(chǎn)多少臺此類機器。

但是，還有一個問題，那就是晶圓廠設(shè)備并只限于光刻設(shè)備。還有其他類型的機器執(zhí)行蝕刻、沉積、抗蝕劑去除、計量和檢測操作，這些機器都不是在俄羅斯制造的。此外，還有一些不太先進的機器，如超純空氣和水發(fā)生器，這些機器也不是在俄羅斯生產(chǎn)的。即使 IAP 設(shè)法建造了光刻工具，俄羅斯仍然需要通過完成數(shù)百臺工具的國產(chǎn)化才能建造現(xiàn)代化的晶圓廠。此外，晶圓廠還需要在已經(jīng)對俄羅斯禁運的國家之外尋找晶圓制造所需的超純原材料。

值得一提的是，根據(jù)此前的報道顯示，俄羅斯莫斯科電子技術(shù)學院 (MIET)承接了俄羅斯貿(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。