據(jù)外媒報道，俄羅斯科學院的應用物理研究所（Russian Institute of Applied Physics of Russian Academy of Sciences，下稱“IAP”）正在開發(fā)自己的光刻掃描儀，該掃描儀可以使用7nm節(jié)點工藝制造芯片。該研究所計劃在幾年內(nèi)建造一臺7nm的掃描儀，以擊敗ASML的同類產(chǎn)品。
據(jù)悉，該設備正在開發(fā)中，計劃在2028年之前建成，當該設備準備就緒時，它可以對標ASML的Twinscan NXT：2000i型號的DUV光刻機，而ASML當時開發(fā)這臺設備用了十多年時間。
俄羅斯計劃2028年推出7nm光刻機
眾所周知，在集成電路領域中，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，一個元件的尺寸能夠達到7nm那么微小。也就是說，16nm工藝就代表著元件能夠達到16nm大小。并且元件尺寸越微小，那么技術越先進，制造難度也就會越高。對比于現(xiàn)在一些主流的10nm、14nm與16nm工藝，同一個尺寸的集成電路（芯片）如果用的是7nm工藝，那么芯片上電子元件數(shù)量也就會更多，所以性能也就會更強，與此同時，功耗與發(fā)熱卻是會降低的。總體而言，7nm代表更強的性能與更低的功耗、發(fā)熱。
當前半導體產(chǎn)業(yè)中，能支持7nm工藝節(jié)點的光刻機設備是一種高度復雜的設備，其涉及高性能光源、精密光學器件和精確計量等無數(shù)個關鍵部件。據(jù)了解，此次俄羅斯研究所計劃打造的設備與ASML或尼康等公司生產(chǎn)的光刻機有所不同。例如，俄羅斯研究所計劃使用大于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，這也意味著其掃描儀的產(chǎn)量將大大低于現(xiàn)代深紫外（DUV）工具。不過在IAP看來，這或許不是問題。
提到“2028年之前建成”這一時間節(jié)點IAP表示非常樂觀。參考目前世界各大頭部光刻機廠商的研發(fā)進程來看：ASML在2003年底推出了其第一個浸沒式光刻系統(tǒng)－Twinscan XT：1250i，計劃在2004年第三季度交付一個，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年底發(fā)布了具有32nm功能的Twinscan NXT：1950i，從2009年開始交付客戶。
然后，ASML又花了大約九年的時間，在2018年推出了具有7nm和5nm功能的Twinscan NXT：2000i DUV光刻機。綜合來看，ASML用了將近14年的時間，從65nm發(fā)展到7nm，可見的先進工藝的提升有多么困難。
如今，IAP在沒有任何芯片生產(chǎn)經(jīng)驗，也沒有與芯片制造商合作的情況下，打算在六年左右的時間里，從頭開始打造一臺7nm的光刻機并將其付諸量產(chǎn)，這聽起來非常不可思議。對此，俄羅斯科學院微結(jié)構(gòu)物理研究所負責科技發(fā)展的副所長尼古拉·奇哈洛表示：“ASML是全球光刻技術的領導者，近20年來一直在開發(fā)其EUV光刻系統(tǒng)，結(jié)果證明該技術極其復雜。在這種情況下，ASML的主要目標是保持世界上最大的工廠所需的極高生產(chǎn)率。在俄羅斯，沒有人需要如此高的生產(chǎn)率。在我們的工作中，我們從國內(nèi)微電子面臨的需求和任務開始－這與其說是數(shù)量，不如說是質(zhì)量。首先，我們需要過渡到我們自己的制造工藝es，開發(fā)我們自己的設計標準，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。事實上，我們需要在簡單性和性能之間取得平衡。＂
換句話說，IAP計劃在2024年之前建造一臺功能齊全的設備。這臺設備不必提供高生產(chǎn)率或最高分辨率，但必須能夠工作，并對潛在投資者具有吸引力。IAP計劃在2026年之前構(gòu)建一個具有更高生產(chǎn)率和分辨率的掃描儀測試版。這臺設備的生產(chǎn)率預計不會達到最高水平，但滿足批量生產(chǎn)應該沒有問題。
據(jù)悉，IAP研發(fā)的7nm光刻機將于2028年問世，它應該擁有高性能光源（因此生產(chǎn)率更高）、更好的計量和整體能力。不過，目前還不清楚到2028年IAP和／或其生產(chǎn)伙伴將能夠生產(chǎn)多少臺這樣的設備。
建造光刻機并非易事
據(jù)了解，目前能夠獨立完成高端光刻機的國家，在全世界找不到一個。這是為什么呢？原因很簡單，一臺光刻機由數(shù)萬個部件組成，對技術、精細度、速度的要求高到令人難以想象，溫度、濕度、光線等都會影響到最終的成敗。有說法是這么形容的：相當于兩架大飛機從起飛到降落，始終齊頭并進。一架飛機上伸出一把刀，在另一架飛機的米粒上刻字，不可以出差錯。
同樣的道理，即便是光刻機廠商也需要來自上游供應商的半導體及設備，比如說合作企業(yè)信邦電子、公準精密、光罩等 ；在EUV（極紫外線）光刻的光源，需要激光系統(tǒng)技術；鏡頭需要物鏡系統(tǒng)技術；精密制造需要操作臺技術等；還有德國的蔡司（鏡頭）；美國Cymer（激光技術）；另外幾家德國公司掌控著操作臺技術等等，可以說僅僅依靠一個自己的力量，是很難在全球化的今天順利達到預定目標的。此外，龐大的資金支持和技術人才共同支持，才有可能在光刻機的研發(fā)上更進一步。
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