【历史故事】俄罗斯的光刻机行动晚了15年?你猜战斗民族会成功吗?

战争没有给谁一个缓冲，一触即发。从3月开始，世界俨然风起云涌，涌向另一个未知。

文章图片
到目前为止，谁输谁赢似乎不那么重要了，我们更看重的是，战争的海浪涌来时，谁会游泳，谁才能坚持到上岸。
不出所料的是，俄乌战争开始之后，先是能源，再是粮食，现在到了芯片，西方世界与俄罗斯割裂后各自遭受重击，凛冬将至，观望未来，普京似乎已经完全做好了度过寒冬的准备，其中最重要的一个准备就是——研发光刻机。

文章图片
也不是说在这之前俄罗斯不知道光刻机的重要性，只是这么多年都依赖美国及西方进口，研发过程无疑是非常艰难的，付出的时间与投入的资金和回报相比，性价比略低，加之俄罗斯国内的电子产业不是很发达，半导体消费市场需求也不旺盛。如果不是因为国际上对芯片供应商的经济制裁，俄罗斯完全不需要对光刻机研发投入太多资金。

文章图片
但战争残酷的一面赤裸裸地揭示了，如果你不自立，就永远要受裹挟。于是俄罗斯方面宣称，将独立制造光刻机。
并且，即将制造的无掩膜X射线光刻机将与ASML的EUV光刻机对标，性能可能比EUV光刻机还要更先进。
为什么他们要制造无掩膜X射线光刻机，它跟目前ASML的EUV光刻机相比，有什么不同呢？
目前的光刻机的技术应用现状
目前，光刻机市场是典型的“三分天下”的格局。（ASML）、尼康（Nikon）、佳能（Canon）市场占有率超过90% ，是典型的寡头垄断市场，而ASML更是垄断最高端的极紫外（EUV）光刻机市场。
技术最为先进的是ASML研发出的EUV光刻机， EUV光刻采用波长为10-14纳米的极紫外光作为光源，可使曝光波长一下子降到13.5nm,它能够适配7nm到5nm制程芯片的设计制造。

文章图片
而Canon的光刻机主要占据中低端市场，以制造封装光刻机、LED光刻机和面板光刻机为主。
Nikon的光刻机则是主推ArF浸没式技术， EUV技术的运用尚不成熟，光刻工艺距离ASML仍有不小差距。
我国的光刻机现状，还是采用深紫外光DUV的193nm制程工艺，如上海微电子装备公司(CMEE)制程90nm工艺的光刻机，，相当于2004年奔腾四处理器的水平。

文章图片
虽然我们也可以用DUV光刻机通过多重曝光和刻蚀方法提升芯片至7nm性能，但成本巨大、良率较低、难以商业化量产。所以我国光刻机水平相距荷兰、美国与日本的差距是非常明显的，好在正在研发28nm的光刻机，有望实现纯国产化进程。
什么是X射线无掩膜光刻机？为什么俄罗斯要研发它？
制造光刻机更多是属于出于无奈下的背水一战。
俄罗斯国内最大芯片制造商Mikron被美国制裁，而其他几家芯片厂也已经全方位被制裁，所以俄罗斯在4月就宣布将初级投入6.7亿卢布（折合人民币约为5100万元）作为光刻机的研发基金，并且由俄罗斯莫斯科电子技术学院(MIET)承接了此项目。
MIET开发的这种“无掩膜X射线光刻机” ，跟上文我们提到的荷兰EUV光刻机及其他几种光刻机还有点不同。
最大的不同在于光源的选择。
ASML的EUV光刻机是基于极紫外原理制作的，波长在13.5nm ，而俄地区即将研发的是基于等离子体源，或同步加速器原理制作的无掩模X射线光刻机。

文章图片
X射线光刻机的研发历史由来已久，但一直没有成型。 1972年X射线最早提出用于光刻技术上，因为它极强的穿透性决定了它在厚材料上也能定义出高分辨率的图形。经过20世纪90年代的沉寂后，近几年来国际上X射线光刻技术的研究重新活跃起来，正在成为国际光刻技术研究的热点。
X射线是一种与其他粒子一样具有波粒二象性的电磁波， X射线的波长极短，在0.01nm至10nm之间，从波长来看，确实是比EUV波长有优势。波长越短，曝光分辨率就越高，刻写精度也就更高，因此俄罗斯大力度研发无掩膜的X射线光刻机很可能是神来一笔。
因为X射线波长极短，所以使得其不会发生严重的衍射现象。我们在使用X射线进行曝光时对波长的选择是受到一定因素限制的，在曝光过程中，光刻胶会吸收X射线光子，而产生射程随X射线波长变化而相继改变的光电子，这些光电子会降低光刻分辨率， X射线的波长越短，光电子的射程越远，对光刻越不利。因此增加X射线的波长有助于提高光刻分辨率。然而长波长的X射线会加宽图形的线宽，考虑多种因素的影响，通常只能折中选择X射线的波长。