被美國全方位晶片制裁後，俄羅斯竟然要開造先進製程光刻機了？！

是的，就是那個晶片製造中最最最核心的裝置（甚至沒有之一），全球僅一家公司 ASML 有能力生產最先進 EUV 級別，一臺能賣好幾億元、核心技術被美國壟斷的光刻機。

而且，這次俄羅斯的計劃，看起來有點像那麼回事 —— 有人、有錢、有目標。

人，專案由有著蘇聯矽谷中心之稱、以微電子專業見長的俄羅斯莫斯科電子技術學院（MIET）承接。

錢，首期投資 6.7 億盧布資金。

目標，挑戰當前最先進的 EUV（極紫外）級別。

△ 只能看懂一個 28nm

但即便如此，因為製造光刻機登天之難、以及俄羅斯的資源儲備，網友們對這個訊息並不太信：確定不是個玩笑？！

巧的是，就在這訊息放出前一天，俄羅斯最大晶片製造商 Mikron 被美國製裁。更早之前，俄羅斯為數不多的其他幾家晶片廠也已經全方位被制裁。

所以現在的俄羅斯晶片，到底什麼水平？真的能有底氣搞出先進製程光刻機嗎？

無掩膜 X 射線光刻機？

我們先來看看計劃本身的難度如何。

據俄媒報道，俄羅斯工貿部委託 MIET 開發“一種無掩膜 X 射線光刻機”，跟日常我們提到的 EUV 光刻機還有點不同。

首先的不同在於光源的選擇。一種是極紫外光線，波長在 13.5nm；而 X 射線波長介於 0.01nm 到 10nm 之間。

按照現有的常見思路，光刻機是特定波長的光透過用來放大的掩膜，再通過透鏡的縮小，將積體電路圖精確“投影”在矽片上。

為了精確“投影”，光刻機需要實現極高的曝光解析度，以及極高的重複定位精度。前者最有效的方式之一，就是改變光源的波長。

根據光學上的瑞利判據 (Rayleigh Criterion)，一個光學系統能夠分辨的尺寸正比於光的波長。

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

但因為它的穿透性太強，用普通透鏡無法進行放大和縮小，因而現階段無法實現投影光刻。

當前應用更多是在於直寫光刻，這也是本次俄羅斯計劃的選擇 —— 無掩膜。這種方式其實很早就有了，就是直接用強鐳射束將所需電路一點點刻出來。這個效率著實有點低，要想刻出奈米級積體電路，不知要等到猴年馬月。

至於以 EUV 為代表的投影光刻，他們認為成本高昂和工藝複雜，僅在量產方面具有競爭力，因此只適用於英特爾、三星、臺積電等這種少數的全球企業。

△ 帶有 X 射線反射係數控制的無掩模 X 射線光刻安裝方案

這樣看來，無掩膜光刻本身並不難，難就難在 X 射線工藝以及效率的提升上。但當前全球尚且還沒有任何一家機構能夠解決這個問題。這也是他們提出這項計劃的原因。

按照計劃，他們將完成對主要技術解決方案的驗證 —— 基於動態掩模模型的製造和兩項控制實驗研究。最早於今年 11 月開發動態掩膜的技術和模型，以及原型光刻機的技術規範和可行性研究，工藝要達到 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，官方沒有透露該計劃的更多細節。

“是全世界都在幫荷蘭 ASML”

看完了計劃本身，也就多少能理解為什麼更多人依然疑問滿滿：俄羅斯造光刻機，這事兒到底靠譜嗎？

畢竟俄羅斯有很多高科技，總是雷聲大雨點小……

不過也有人表示，俄羅斯的黑科技點不亮，難點在於缺錢、缺工業基礎，理論方面還真的不一定落後。

這次光刻機研發計劃，其相關研究最早能追溯到上世紀 80 年代。當時他們就已經在研究製造光源了。

1984 年，澤列諾格勒科學中心受到政府指派，開始研發同步輻射加速器。這個研究所，來頭可不小。它後來被併入大名鼎鼎的庫爾恰托夫研究所，蘇聯第一顆原子彈、第一顆氫彈、歐洲第一座原子反應堆、世界上第一作原子能發電站，都是從這個研究所走出來的。

但好景不長，這臺加速器的研究在開展 4 年後就暫時被中止，直到 2002 年才再次試執行。

現在，俄羅斯打算基於這些技術積累，圍繞這臺加速器專門建立一個技術中心，並預計在 2023 年正式投入使用。

至於無掩膜光刻，他們一開始其實並沒有選擇這一路徑，甚至還一度與 ASML 平齊。早在 2010 年，ASML 出貨第一臺預生產的 EUV 光刻機時，俄羅斯一個物理研究所 IPM（RAS）也在開發 EUV 的系統及元件，以及裝置原型的搭建。

其中開發人員還提出了輻射源設計的原始解決方案，部分還應用到了 ASML 光刻機上。然鵝，這個專案在佈局階段就結束了。

RAS 首席研究員、蘇聯國家獎獲得者、多層 X 射線光學系主任 Salashchenko Nikolay 透露了原因：

一個國家無法單獨拉動這項工作。而全世界都在幫助荷蘭（ASML 在荷蘭）。

於是，他們就開始尋找其他路徑，在無掩膜式光刻機上迭代工藝就是其中一種。之所以讓 MIET 承接，是因為此前 MIET 跟一些機構合作中，在無掩膜 EUV 光刻機上有過研究進展。

2002 年，MIET 中主要從事奈米電子器件研究的研究中心成立。研究領域覆蓋 X 射線器件、微機電系統和納機電系統 —— 這些技術都與研發光刻機密切相關。並且已經開展了部分研究，比如“基於微聚焦 X 射線管列陣的軟 X 射線源研製，適用於 10nm 無掩膜光刻機”，就是其中之一。

這項研究由 RAS 微觀結構物理研究所的 Nikolay Chkhalo 教授牽頭。他目前是該研究所的實驗室主任，發表論文 200 多篇，主要研究領域為 X 射線光學、光學干涉測量等。

綜上可見，從理論基礎這一角度來看，俄羅斯搞光刻機這事兒也不能說完全不靠譜。不過值得一提的是，在俄媒最近的報道中也直言，光刻機計劃晚了 15 年。如果這一計劃在 15 年前啟動，或許俄羅斯現在不會面臨如此大的微電子技術威脅了。

最大晶片製造商只能做公交卡晶片

值得注意的是，就在這訊息大範圍傳開的前夕，美國財政部宣佈凍結俄羅斯 21 家實體企業、13 個人的在美資產。其中一家晶片廠公司進入大家的視野。

Mikron，俄羅斯最大的晶片製造商、微電子製造商和出口商。而這也就意味著，俄羅斯晶片廠目前幾乎已被全線制裁。

因此現在宣佈這項光刻機計劃，一方面是給俄羅斯國內注入一場強心劑。另一方面，從現有的俄羅斯晶片水平來看，更有迫在眉睫之勢。

以 Mikron 為例，就可見一斑。從官網給出的產品目錄中可以看到，該公司可實現最高 65nm 工藝，主營銀行卡、公交卡之類的 RFID 以及電源管理晶片。

還創下了不少個第一：180/90/65nm 工藝第一製造商、用於身份證件的晶片模組第一製造商、第一齣口商，佔俄羅斯微電子產品出口的 54%。

這家公司的歷史，可以追溯到前蘇聯 —— 上個世紀六十年的分子電子研究所（NIME）。

當時，微電子技術並在熱火朝天的發展。蘇聯國家技術委員會意識到建設微電子產業的必要性，開始大舉組織研究所和工廠。

NIME 就是其中之一。不到兩年時間（1966 年），在實驗車間生產的微電路產量就達到了 10 萬片。隨後在第二年，依照政府命令，Mikron 工廠從研究所中脫胎出來，致力於生產積體電路。

當時諸多技術均屬於國內首創，比如砷化鎵微電路平面技術、發射極耦合邏輯的 IC 晶體、大規模使用的數值和模擬積體電路……

1970 年，Mikron 已經為各個行業製造了超 350 萬個微電路供應，之後還陸續用在國防、超級計算機等領域。

在整個半導體行業中，蘇聯的微電子技術在全球排名第三，僅次於美國和日本。可以說，這時候的 Mikron 乘著時代之風快速前進。

不過，這種勢頭很快就因為蘇聯解體戛然而止 —— 幾乎所有的蘇聯計算機制造商都停止了運營，只有少數公司通過外國元件 / 技術轉讓得以倖存。

Mikron 就是其中一個。

2006 年，Mikron 開始引入海外技術 —— 意法半導體技術轉讓，使其具備生產 180nm 晶片的能力。並於 2007 年開始生產 180nmEEPROM 的積體電路。

隨即，Mikron 就開始生產接觸式智慧卡的晶片模組，很快就掌握了 RFID 交通卡的全流程生產，並開始為莫斯科地鐵站供應。同年，它還開始為電信行業生產 SIM 卡。

或許是嚐到了甜頭，Mikron 再度與意法半導體展開技術轉讓合作。據當時《半導體國際》報道，公司有意每年更新一代工藝，計劃於 2008 年和 2009 年分別推出 130nm 和 90nm 的工藝。

不過據官網記載，Mikron 僅在 2009 年實現了在 200 毫米晶圓上生產設計 90nm 工藝的積體電路。在 2012 年才正式啟動 90nm 微電子產品的生產。

自此，俄羅斯成為全球第八個擁有該技術的國家。相較於西方，已經遠遠落後了。

這時候，俄政府開始意識到了微電子產業的重要性。

先是制定了一眾產業發展戰略《2013-2025 年電子工業發展規劃》和《國防工業綜合體發展規劃》等，還積極採取一系列舉措，比如儘可能使用國產電子產品，開發 CPU 民用和軍用兩條線等。

Mikron 也相應更改了路線，開始致力於自主研發 180-90nm 國產技術和獨特產品，並創造新技術，包括 65nm-45nm 水平。

2014 年，美國經濟制裁（包括對敏感技術行業的打擊）讓原本脆弱的俄羅斯晶片製造雪上加霜。

即便在 2015 年，Mikron 還勉強完成了 65nm 工藝的開發。但之後就再也沒有傳來工藝製程迭代的音訊。

如今從規模上看，Mikron 業務輻射全球，作為俄羅斯最大晶片製造廠確實不假。

不過能做的產品，早已定型 —— 運輸及門禁 RFID、物聯網資料保護微控制器、智慧水錶等。

俄羅斯晶片廠幾乎已被全線制裁

前文提到，俄羅斯晶片製造商們，已經被美國製裁得差不多了。不僅是最大晶片製造商 Mikron，另一家制造商 Angstrem-T 甚至已經破產了一次。還有設計廠商 Baikal Electronics、MCST 等等都被制裁折騰了個夠嗆，在“實體名單”裡進進出出……

由這些公司構建起的俄羅斯半導體產業現如今究竟怎麼個水平，又處於何種境況，我們也藉此機會展開看看。

Baikal Electronics

首先來看看號稱是俄羅斯技術最先進的晶片設計廠商 ——Baikal Electronics。

在最新一輪制裁名單中，其母公司 T-Platforms 赫然在列。

Baikal Electronics 能達到的製程為 28nm，它起初基於 MIPS 架構，這兩年轉向 ARM，支援執行俄國產作業系統 Astra Linux。

其最近釋出的處理器為 Baikal-S，擁有 48 個核心，基準頻率 2.0GHz，最高加速 2.5GHz，熱設計功耗為 120W，同時還整合封裝了一顆自研的 RISC-V 架構協處理器。

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

一直以來，Baikal Electronics 的晶片都是由臺積電代工。

在美國發布最新一輪制裁名單前，臺積電方面已經表示，將不再為俄羅斯公司生產晶片，首當其衝的便是 Baikal Electronics。

Angstrem-T

同樣跟 Mikron 有著悠久歷史的晶片製造廠 Angstrem-T，在 2017 年就遭到過制裁，並受到重創。

當時，Angstrem-T 能拿出的最高製程為 250nm。作為對比，這一年三星已經在量產 7nm 晶片了。

因受到制裁影響，Angstrem-T 陷入債務危機，於 2018 年被俄羅斯國家開發銀行 VEB.RF 收購；2019 年，正式宣告破產重組。

但就在去年，這家公司傳來一點起死回生的跡象。據報道稱，他們已高薪聘請十數位專家幫助 Angstrem-T 重啟產線。而且還計劃從 AMD 採購裝置，用來生產 130-90nm 的晶片。

MCST

最後介紹的是晶片設計廠商 MCST（莫斯科 SPARC 技術中心，Moscow Center for SPARC Technologies），成立於 1992 年，前身是列別捷夫精密機械與計算機工程研究所。

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

目前產品能達到的最高製程工藝為 16nm。

但該系列晶片在實測中表現不佳，去年年底時，俄羅斯最大銀行 Sber 技術部門在測試 Elbrus-8C 後給出的評價是：

記憶體不足、記憶體速度慢、核心數量少、頻率低、完全不滿足需求。

已有 7 萬 IT 人員出走俄羅斯

最後再回到現在，截至 3 月 31 日，美方公開的最新制裁名單中，涉及 21 個實體企業、13 名個人。

當天白宮方面還表示，未來幾天將會把 120 個俄羅斯和白俄羅斯實體加入名單，範圍將擴大到航天航空、船舶和電子行業。

而從目前看來，第一波制裁造成的影響，已經遠遠超出晶片產業。俄羅斯版谷歌 Yandex 就是代表之一。其旗下業務包括搜尋引擎、雲服務、網約車等等。

據報道，受到進出口限制，Yandex 將會在未來 1-18 個月內面臨伺服器硬體短缺情況，自動駕駛業務也將遭受嚴重打擊。為此，它們正在尋求重組以降低被制裁風險。

同時還在和俄羅斯境內社交網路最大運營商 VK 進行談判，打算出售其新聞部門、Zen 社交平臺，或者剝離自動駕駛業務。

更為深入的影響，還體現在人才上。據報道，從 2 月底到現在，已經有 7 萬名 IT 技術人員離開了俄羅斯。俄羅斯通訊協會方面也承認了這一事實，並表示在 4 月時，離境的 IT 人員數量可能會達到 10 萬人。

不過俄羅斯官方方面也一直有所應對。除了前文提到的投入重金研發光刻機外，最近路透社報道，俄羅斯正在轉向中國的微晶片製造商尋求供應，主要是為了解決其本土 MIR 支付系統相關的銀行卡需求。

參考連結：

[1]https://www.reuters.com/technology/russia-turns-china-microchips-in-demand-domestic-bank-cards-2022-04-05/

[2]https://www.datacenterdynamics.com/en/news/intel-and-amd-halt-chip-sales-to-russia-tsmc-joins-in-on-sanctions/

[3]https://www.bloomberg.com/news/articles/2022-03-30/russia-s-internet-giant-may-run-out-of-tech-it-needs-in-a-year

[4]https://en.wikipedia.org/wiki/Angstrem_(company))

[5]https://en.wikipedia.org/wiki/National_Research_University_of_Electronic_Technology

[6]http://ipmras.ru/en/structure/people/salashch

[7]https://www.zelenograd.ru/hitech/v-miete-razrabotayut-koncepciyu-bezmasochnogo-fotolitografa-dlya-vypuska-mikroshem/

[8]https://www.zelenograd.ru/hitech/v-zelenogradskom-nanocentre-startovala-razrabotka-otechestvennogo-fotolitograficheskogo-oborudovaniya/

[9]http://www.kkg.com.cn/shownews.asp?newsid=2955

[10]https://fanpusci.blog.caixin.com/archives/253286

[11]https://stimul.online/articles/science-and-technology/fotolitografiya-s-pyatnadtsatiletnim-opozdaniem/