光刻機重大突破，俄羅斯或正走出一條光刻機的破壞式突圍路子

文/王新喜

在過去很長一段時間，業內都覺得很奇怪，在西方全方位半導體制裁的高壓之下，俄羅斯微電子產業一度陷入“無芯片可用”的絕境，甚至傳出從洗衣機、冰箱中拆取芯片用于軍事裝備的消息。

然而近期，俄羅斯傳出自主研發的光刻機突破的消息，為其國防工業續上了關鍵的“生命線”。

要知道，俄羅斯幾乎是與西方脫鉤最徹底的大國，從2022年開始，西方對俄羅斯的半導體制裁幾乎封死了所有正規通道。理論上，俄羅斯的軍用電子系統應該在2023年就開始崩潰。

但那些盯著2納米芯片的國家或許無法理解，俄羅斯卻在持續的戰爭和制裁中保持了關鍵系統的運行，戰場電子戰系統絲毫不見“缺芯”的跡象。

他們忘了一件事：俄羅斯的戰爭體系，不是建立在西方標準上的。

正因為不依賴西方的技術體系，俄羅斯光刻機反而取得了突破。

根據業內半導體媒體傳出的重磅消息，俄羅斯光刻機搞出“氣體靶”新路子，350納米剛剛準備量產，不少業內人士都開始重新審視全球半導體設備的發展格局。

我們知道，歐美搞光源用的是錫滴，俄羅斯直接掀桌子換賽道，選用全新研發路徑，與西方競爭對手試圖突破現有系統參數（例如從0.55提升至高數值孔徑，甚至從0.75提升至超高數值孔徑）不同，俄羅斯學派提出改變物理原理。

所謂“氣體靶”方案，本質是繞開荷蘭ASML的技術壟斷，是用氙氣、鋰氣這類氣體團簇替代傳統錫滴光源，通過特殊噴嘴被送入真空室。

在超音速噴射過程中，氣體凝結成納米級團簇，當受到強大的飛秒激光脈沖轟擊時，每個團簇都會轉化為溫度高達數百萬度的微等離子體。

與錫靶材的主要區別在于，氣體不會沉積在光學元件上。錫蒸發后不可避免地會在鏡面上凝結，需要復雜的凈化系統。而氣體只需用真空泵抽出即可。

此外，通過調節氣體混合物的成分，可以控制發射波長。鋰氙團簇被證明是6.7納米波段的最佳選擇，氣體團簇光源可以在遠低于數十億美元EUV光刻機的設備上實現，完成短波長光源的技術落地測試。

盡管俄羅斯目前缺乏量產型光刻機，但這項技術跳過13.5納米時代，直接進入6.7納米時代，并有望過渡到軟X射線光刻。

由于這套全新研發出來的光源設備，在實際運作過程里能夠減少多余雜質產生，日常運行過程中需要的維護工序更少，整體使用成本也能得到有效控制。

這其實更像是被全面制裁逼出來的無奈選擇。

他們現在能拿出手的350納米光刻機，在民用市場根本不夠看，離全球主流的先進制程差了好幾代，但它本來就是為了保軍工和重工業芯片，能硬生生撕開西方的設備封鎖就算贏了一步。

他們選的這條非標路線，等于要從零搭建一套生態，說到底，氣體靶新路子是絕境下的創新嘗試。

為什么俄羅斯能夠突破核心光源技術？

俄羅斯的目標并未止步于350納米，而是要造出自己的EUV光刻機。俄羅斯這次突破的核心，是集中在光刻機設備的核心光源板塊，也是制造先進制程芯片最關鍵的核心部件之一。

這就要回到EUV光刻機的三大核心技術上——光源、投影物鏡、工件臺。其中最大的難點在于光源，俄羅斯正是這一領域的佼佼者。

事實上，早在上世紀70年代，當時的蘇聯就已經掌握了EUV照相光刻的技術，甚至荷蘭ASML研究EUV光刻機時就使用了俄方技術，比如早期研究的光源理論來自俄羅斯科學院，同時俄羅斯向其提供了大量的光學器件。

在蘇聯解體后，俄羅斯的科學家們也沒有放棄這項技術，而是一直在默默耕耘，為"EUV光刻機"的關鍵技術開發做出了重要貢獻。國際光源三巨頭之一就是俄羅斯的圣光機。

此外，俄羅斯科學院的微結構物理研究所還為荷蘭開發了多層鏡制造技術，這在當時算得上是一個了不起的成就。

光刻機的研發需要數學家，物理學家，而俄羅斯一直以來也是理工科的強國，特別是數學，物理學，化學。

俄羅斯這套方案之所以看起來有底子，很大程度上得益于蘇聯時期在激光物理、X射線光學、等離子體物理等領域幾十年的持續積累。歷史底蘊在尖端科技領域的分量不容小覷。

總的來說，此次技術突破最大的價值，就是開辟出一條全新的研發方向，打破固有技術思路帶來的發展局限，也給全球半導體設備研發領域，提供了不一樣的發展思路。

俄羅斯會不會走出一條光刻機的破壞式創新之路？

事實上，我國也一直在探索多條不同的光刻機路徑，比如納米壓印光刻技術路線。國內企業自主設計研發的首臺PL-SR系列噴墨步進式納米壓印設備已經交付給國內特色工藝客戶產線使用，能夠用于儲存芯片、硅基微顯、硅光及先進封裝等領域。

其次是電子束光刻技術路線。浙江大學研發團隊推出我國首臺國產商業電子束光刻機，命名為“羲之”， 精度0.6nm，線寬8nm，用電子束在芯片上刻寫電路。

第三條路徑就是光刻工廠。公開論文顯示，清華團隊早在2017年左右，就開始布局穩態微聚束EUV路線（SSMB-EUV）。

這條路線不是讓一臺機器帶一個光源，而是建一個大型的光源系統，有很多EUV光源束線，同時讓好幾個光刻機開工。

如今，俄羅斯無疑在中國的基礎上，又開辟了一條新的路線。俄羅斯的路線繞開ASML技術壁壘和阻礙的新路子，形成了全新的破壞式創新的路徑。

破壞式技術的出現，往往是在延續性技術發展到頭或者開始封閉式發展的時候。

ASML及其合作伙伴目前正投入數十億歐元改進用于13.5納米工藝的錫基長周期等離子體源。然而，半導體物理學家已經承認，錫基技術的發展前景有限，其應用范圍已無法超越3納米。

從這個角度來看，錫液滴EUV是典型的延續性創新——ASML沿13.5nm路線不斷優化，性能極致但成本爆炸、物理極限漸近。

鋰/氙氣體團簇則屬于破壞式創新，初期功率和穩定性不如錫滴，卻提供全新價值——波長可短至6.7nm（分辨率更高）、靶材清潔（光學壽命長）、能量效率提升3-4倍，且能繞開ASML專利墻。

正因如此，俄羅斯開發的用于6.7納米工藝的氣體靶材不僅成為一種替代方案，并且是當下不多的可行的選擇。ASML慌不慌？

未來5-8年延續性創新仍是主流，High-NA/ Hyper-NA繼續推進，但氣體團簇將從被制裁國家的“邊緣市場”切入，在對成本敏感的自主可控場景率先落地。

10-15年后，若氣體團簇攻克工程難題，全球或形成13.5nm錫滴與6.7nm氣體雙軌并行的新格局。

這對我國的啟示是，不應只在ASML的賽道上硬追，還要主動布局氣體團簇、納米壓印等破壞式路徑，利用國內大市場為“不成熟”技術提供應用場景，在邊緣迭代中孕育突破。

俄羅斯的光刻機技術不容低估，當鋰或氙簇取代錫液滴時，微電子行業將獲得制造芯片的關鍵，給半導體產業指出了一條全新的物理探索路徑——

繼續縮短波長、跳出13.5納米的桎梏，可能真的能突破當前摩爾定律逼近物理極限的困境。俄羅斯如果沿著這個方向堅定的走下去，還真有可能走出一條光刻機的破壞式創新之路。