據(jù)外媒報(bào)道，俄羅斯科學(xué)院的應(yīng)用物理研究所（Russian Institute of Applied Physics of Russian Academy of Sciences，下稱(chēng)“IAP”）正在開(kāi)發(fā)自己的光刻掃描儀，該掃描儀可以使用7nm節(jié)點(diǎn)工藝制造芯片。該研究所計(jì)劃在幾年內(nèi)建造一臺(tái)7nm的掃描儀，以擊敗ASML的同類(lèi)產(chǎn)品。

據(jù)悉，該設(shè)備正在開(kāi)發(fā)中，計(jì)劃在2028年之前建成，當(dāng)該設(shè)備準(zhǔn)備就緒時(shí)，它可以對(duì)標(biāo)ASML的Twinscan NXT：2000i型號(hào)的DUV光刻機(jī)，而ASML當(dāng)時(shí)開(kāi)發(fā)這臺(tái)設(shè)備用了十多年時(shí)間。

俄羅斯計(jì)劃2028年推出7nm光刻機(jī)

眾所周知，在集成電路領(lǐng)域中，它的正確叫法是7nm制程工藝，或者7nm工藝。它的意思就是在集成電路（芯片）中，一個(gè)元件的尺寸能夠達(dá)到7nm那么微小。也就是說(shuō)，16nm工藝就代表著元件能夠達(dá)到16nm大小。并且元件尺寸越微小，那么技術(shù)越先進(jìn)，制造難度也就會(huì)越高。對(duì)比于現(xiàn)在一些主流的10nm、14nm與16nm工藝，同一個(gè)尺寸的集成電路（芯片）如果用的是7nm工藝，那么芯片上電子元件數(shù)量也就會(huì)更多，所以性能也就會(huì)更強(qiáng)，與此同時(shí)，功耗與發(fā)熱卻是會(huì)降低的?？傮w而言，7nm代表更強(qiáng)的性能與更低的功耗、發(fā)熱。

當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，能支持7nm工藝節(jié)點(diǎn)的光刻機(jī)設(shè)備是一種高度復(fù)雜的設(shè)備，其涉及高性能光源、精密光學(xué)器件和精確計(jì)量等無(wú)數(shù)個(gè)關(guān)鍵部件。據(jù)了解，此次俄羅斯研究所計(jì)劃打造的設(shè)備與ASML或尼康等公司生產(chǎn)的光刻機(jī)有所不同。例如，俄羅斯研究所計(jì)劃使用大于600W的光源（總功率，而非中間聚焦功率），曝光波長(zhǎng)為11．3nm（EUV波長(zhǎng)為13．5nm），這將需要比現(xiàn)在更復(fù)雜的光學(xué)器件。由于該設(shè)備的光源功率相對(duì)較低，這將使該工具更緊湊、更容易制造。然而，這也意味著其掃描儀的產(chǎn)量將大大低于現(xiàn)代深紫外（DUV）工具。不過(guò)在IAP看來(lái)，這或許不是問(wèn)題。

提到“2028年之前建成”這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)IAP表示非常樂(lè)觀。參考目前世界各大頭部光刻機(jī)廠商的研發(fā)進(jìn)程來(lái)看：ASML在2003年底推出了其第一個(gè)浸沒(méi)式光刻系統(tǒng)－Twinscan XT：1250i，計(jì)劃在2004年第三季度交付一個(gè)，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(shí)間，于2008年底發(fā)布了具有32nm功能的Twinscan NXT：1950i，從2009年開(kāi)始交付客戶(hù)。

然后，ASML又花了大約九年的時(shí)間，在2018年推出了具有7nm和5nm功能的Twinscan NXT：2000i DUV光刻機(jī)。綜合來(lái)看，ASML用了將近14年的時(shí)間，從65nm發(fā)展到7nm，可見(jiàn)的先進(jìn)工藝的提升有多么困難。

如今，IAP在沒(méi)有任何芯片生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，也沒(méi)有與芯片制造商合作的情況下，打算在六年左右的時(shí)間里，從頭開(kāi)始打造一臺(tái)7nm的光刻機(jī)并將其付諸量產(chǎn)，這聽(tīng)起來(lái)非常不可思議。對(duì)此，俄羅斯科學(xué)院微結(jié)構(gòu)物理研究所負(fù)責(zé)科技發(fā)展的副所長(zhǎng)尼古拉·奇哈洛表示：“ASML是全球光刻技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，近20年來(lái)一直在開(kāi)發(fā)其EUV光刻系統(tǒng)，結(jié)果證明該技術(shù)極其復(fù)雜。在這種情況下，ASML的主要目標(biāo)是保持世界上最大的工廠所需的極高生產(chǎn)率。在俄羅斯，沒(méi)有人需要如此高的生產(chǎn)率。在我們的工作中，我們從國(guó)內(nèi)微電子面臨的需求和任務(wù)開(kāi)始－這與其說(shuō)是數(shù)量，不如說(shuō)是質(zhì)量。首先，我們需要過(guò)渡到我們自己的制造工藝es，開(kāi)發(fā)我們自己的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，我們自己的工具，工程，材料，所以我們自己的道路在這里是不可避免的。事實(shí)上，我們需要在簡(jiǎn)單性和性能之間取得平衡。＂

換句話說(shuō)，IAP計(jì)劃在2024年之前建造一臺(tái)功能齊全的設(shè)備。這臺(tái)設(shè)備不必提供高生產(chǎn)率或最高分辨率，但必須能夠工作，并對(duì)潛在投資者具有吸引力。IAP計(jì)劃在2026年之前構(gòu)建一個(gè)具有更高生產(chǎn)率和分辨率的掃描儀測(cè)試版。這臺(tái)設(shè)備的生產(chǎn)率預(yù)計(jì)不會(huì)達(dá)到最高水平，但滿足批量生產(chǎn)應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題。

據(jù)悉，IAP研發(fā)的7nm光刻機(jī)將于2028年問(wèn)世，它應(yīng)該擁有高性能光源（因此生產(chǎn)率更高）、更好的計(jì)量和整體能力。不過(guò)，目前還不清楚到2028年IAP和／或其生產(chǎn)伙伴將能夠生產(chǎn)多少臺(tái)這樣的設(shè)備。

建造光刻機(jī)并非易事

據(jù)了解，目前能夠獨(dú)立完成高端光刻機(jī)的國(guó)家，在全世界找不到一個(gè)。這是為什么呢？原因很簡(jiǎn)單，一臺(tái)光刻機(jī)由數(shù)萬(wàn)個(gè)部件組成，對(duì)技術(shù)、精細(xì)度、速度的要求高到令人難以想象，溫度、濕度、光線等都會(huì)影響到最終的成敗。有說(shuō)法是這么形容的：相當(dāng)于兩架大飛機(jī)從起飛到降落，始終齊頭并進(jìn)。一架飛機(jī)上伸出一把刀，在另一架飛機(jī)的米粒上刻字，不可以出差錯(cuò)。

同樣的道理，即便是光刻機(jī)廠商也需要來(lái)自上游供應(yīng)商的半導(dǎo)體及設(shè)備，比如說(shuō)合作企業(yè)信邦電子、公準(zhǔn)精密、光罩等 ；在EUV（極紫外線）光刻的光源，需要激光系統(tǒng)技術(shù)；鏡頭需要物鏡系統(tǒng)技術(shù)；精密制造需要操作臺(tái)技術(shù)等；還有德國(guó)的蔡司（鏡頭）；美國(guó)Cymer（激光技術(shù)）；另外幾家德國(guó)公司掌控著操作臺(tái)技術(shù)等等，可以說(shuō)僅僅依靠一個(gè)自己的力量，是很難在全球化的今天順利達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的。此外，龐大的資金支持和技術(shù)人才共同支持，才有可能在光刻機(jī)的研發(fā)上更進(jìn)一步。

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