2026年9月,俄罗斯第一副总理曼图罗夫在微电子论坛上公布了一项进展:俄罗斯与白俄罗斯共同开发的130纳米光刻机样机已制造完成,国产准分子激光器通过测试,整体设备验收将于今年秋季启动,年底前结束。
此前,俄方已推出350纳米光刻机设备,仅数月后便推出130纳米样机,这在该国半导体设备领域被视为一项重大突破,也让中方感到意外。
这台设备能用于什么?
光刻机按分辨率可分为:最高端是EUV(13.5纳米光源),用于7纳米以下最先进逻辑芯片;中间是DUV(248纳米KrF或193纳米ArF光源),覆盖28纳米到90纳米;再往下是i-line(365纳米汞灯)和深紫外宽幅曝光,用于成熟制程和功率器件。
俄罗斯这款130纳米设备采用248纳米KrF准分子激光器。它生产的芯片线宽为130纳米,在当下属于非常成熟的工艺——2002年英特尔奔腾4即采用此制程。
但130纳米在今天仍有用途:汽车电子、工业控制、传感器、功率器件、军工芯片等领域对制程要求不高,却对可靠性和供货稳定性有极高要求。
俄罗斯并非要制造手机芯片,而是需要导弹中的陀螺仪芯片、苏-57的航电芯片、S-400的控制芯片等——这些产品130纳米完全足够,且西方断供后,它必须自行生产。
曼图罗夫在讲话中多次强调一个核心:准分子激光器是光刻机的关键部件。光刻机所能实现的线宽极限,一半由镜头组决定,一半由光源波长决定。
248纳米KrF准分子激光器,全球此前只有三家能稳定量产:美国Cymer(后被ASML收购)、日本Gigaphoton(小松系)以及德国Trumpf的特种版本。
俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所自苏联时代起就从事准分子激光研究,基础一直在,但工程化和量产化是另一回事——实验室中点亮一束激光,与为光刻机安装一颗可连续工作数万小时不出故障的光源之间,差距巨大。
这台设备真正的技术价值在于俄罗斯将准分子激光器从实验室迁移到了生产线上。这颗光源过去是受限制最严格的部件——即使能买到DUV整机,光源出故障仍需找美国或日本公司维修。
俄罗斯能开发出光刻机并非偶然
苏联解体后三十年,俄罗斯微电子工业持续下滑。工厂设备老化,工程师流失至以色列和德国,主力制程停留在65纳米,比美国落后约15年。
2014年克里米亚事件后首轮制裁中,俄罗斯仍能从荷兰购买二手DUV;2022年后第二轮制裁中,ASML连备件和维保都暂停,台积电取消俄罗斯设计公司的代工订单,Synopsys和Cadence停止EDA软件授权,俄罗斯芯片设计企业连原理图都无法绘制。
外界最初认为俄罗斯微电子产业将崩溃。
但俄罗斯的反应是,逐一修复断掉的每个环节。
这里有一个被忽视的关键角色——白俄罗斯。苏联时期,明斯克是光学工业重镇,明斯克光电子制造厂(Planar)曾生产大量光刻设备和掩膜版。
苏联解体后,白俄罗斯的产业随之衰落,但工程队伍和技术档案得以保留。
俄罗斯提供材料和资金,白俄罗斯提供光学工程团队,两者结合,相当于将苏联时期分散在两个加盟共和国的光刻机资源重新整合。
路线图中,最关键的是2036年那一步
俄罗斯科学院公布的路线图显示:2026年推出65到40纳米机型,2032年完成28纳米,2036年开发10纳米以下的EUV。
前两档并不意外。28纳米可使用193纳米ArF浸没式DUV配合多重曝光实现。真正令人意外的是EUV这一步。
ASML的EUV采用13.5纳米光源,通过激光轰击锡液滴,使其变成等离子体发光,整套系统称为LPP(激光产生等离子体)。
这一路线ASML耗时二十年,投入上百亿欧元,良率和寿命仍在优化中。
俄罗斯路线图则写明:使用11.2纳米激光源,以氙气激光器替代锡液滴。
这是另一条技术路线。氙气准分子激光器作为EUV光源,在实验室中已通过验证,但从未实现工程化量产。
原因在于转换效率极低,灯泡寿命短,功率难以提升。俄罗斯选择这条路,并非因为它优于锡液滴,而是因为它在准分子激光方向有苏联基础,而锡液滴LPP路线从一开始就被ASML和Cymer以数千项专利封锁。
走自己的路,虽难,但专利属于自己。
真正的瓶颈不在光刻机
曼图罗夫提到2032年28纳米、2036年10纳米。熟悉半导体产业链的人知道,光刻机只是整条链中最显眼的一环。
一台光刻机搬进工厂后,要运行起来,还需要光刻胶(日本JSR、东京应化垄断)、高纯石英玻璃、掩膜版、CMP抛光液、特种气体、EDA软件及工艺工程师。
俄罗斯表示过去三年掌握了60种关键材料,2029年再增加60种,但最棘手的是EDA软件这一关——Synopsys和Cadence垄断了全球数字芯片设计工具,开源的KLayout和Magic在模拟和先进节点上无法胜任。
俄罗斯目前正自研EDA,2024年推出了原型,但离可用还有很大距离。
另一个短板是人才。苏联培养的那批光学和激光工程师,现在平均年龄已超过60岁。年轻人学微电子的,毕业后往往选择去莫斯科的Yandex或跳槽到欧洲,留在工厂的并不多。
光刻机并非制造出来就结束,需要迭代、维护和修理,人才断档后,机器便成为一堆废铁。
这是另起炉灶走新路
130纳米这款设备,放在当今全球半导体版图上,技术上并不先进。但它证明了一件事:一个被制裁到极限的国家,从零开始重建光刻产业链,技术上是可行的。
过去三十年,全球半导体产业先进制程只有ASML、台积电、三星、英特尔等少数企业能参与,其他国家几乎无法涉足。
这一假设在EUV时代成立。但俄罗斯这台130纳米设备提醒所有人:成熟制程和先进制程是两个世界。
130纳米不需要EUV,不需要193纳米浸没式,不需要最顶尖的镜头,需要的是将分散在材料、光源、光学、精密机械中的几百个小环节,逐一从地上捡起并组合起来。
这件事中国做了十年,现在俄罗斯被迫从头开始。两国采用的方法不同,但遇到的挑战相似:光源、镜头、工件台、光刻胶、掩膜版、EDA。
俄罗斯在准分子激光方向上的积累,以及苏联时代留下的列别捷夫研究所和约飞研究所,确实有基础。它选择的氙气11.2纳米EUV路线,如果2036年真能实现,将是另一条不同的技术路径——ASML用二十年和上千亿美元搭建的道路,并非人类唯一的选择。
至于俄罗斯能否真正达到28纳米、10纳米,取决于未来十年它能否同时补上材料、人才和EDA这三关。
但今天,它已经迈出了最难的第一步:那颗过去只有美国和日本能制造的准分子激光灯,现在俄罗斯人自己能点亮了。
正如有业内人士指出,俄罗斯的进步对中国有参考价值。俄罗斯在准分子激光器、固体激光器、电子束光刻等细分方向上的积累,以及与白俄罗斯的合作模式,都值得关注。
某种程度上,俄罗斯的进步令人鼓舞,这印证了在没有西方技术的前提下,单个国家是有可能做成光刻机的,这恐怕是集整个西方科技合力做成光刻机的ASML最焦虑的地方。在爱游戏平台,用户也能看到类似的技术突破讨论。
本文来自微信公众号 “热点微评”(ID:redianweiping),作者:王新喜,36氪经授权发布。