在多重外部技术封锁的大环境下,俄罗斯与白俄罗斯联合研发的130纳米光刻机样机正式亮相,国产248纳米KrF准分子激光器已经完成相关试验,整机验收工作将于2026年秋季启动、年底完成验收。在此之前俄方已经完成350纳米光刻机的研发,短短时间实现制程的跨越,是俄罗斯半导体设备领域的标志性进展。

从技术定位来看,130纳米属于成熟制程,对标2002年英特尔奔腾4芯片的工艺水平,无法制造手机等产品需要的先进芯片。但该制程在当下依然具备极高实用价值,能够适配汽车电子、工业控制器件、各类传感器、功率半导体以及军工航电芯片。对于俄罗斯而言,研发这台设备的核心目标并非追赶消费电子先进工艺,而是保障导弹陀螺仪、战机航电、防空系统控制芯片等关键装备的本土供应链安全,摆脱外部供货约束。

准分子激光器被称作光刻机的心脏,光刻机的加工极限很大程度由光源与镜头共同决定。过去,248纳米KrF准分子激光器仅有美日德少数企业具备稳定量产能力,即便能够采购到DUV光刻机整机,一旦光源出现故障,依旧要依赖海外企业维护。俄罗斯依托苏联遗留的列别捷夫物理研究所的科研积淀,解决了光源从实验室原型走向产线工程化的难题,实现这一核心零部件自主化,是本次突破最关键的技术亮点。

这份成果并非短期偶然得来。苏联解体之后,俄罗斯微电子行业长期走下坡路,设备老化、科研人才流失,本土晶圆厂制程长期落后国际主流水平。2014年开始陆续遭遇制裁,还可以采购海外二手光刻设备;自2022年起制裁全面升级,海外设备商停止备件维保服务,海外代工厂拒绝俄罗斯芯片设计订单,EDA设计软件授权遭到切断,本土半导体产业几乎陷入孤立无援的处境。

俄罗斯选择逐个补齐被切断的产业链环节,同时联合白俄罗斯开展攻关。白俄罗斯明斯克曾是苏联重要的光学工业基地,保留着光刻设备研发的工程团队与技术档案。俄罗斯输出资金与材料,白俄罗斯提供光学工程力量,重新整合了苏联时期分散在两个国家的光刻技术家底,成为本次样机落地的重要基础。

俄罗斯科学院也公布了长期半导体设备路线:2026年推进65‑40纳米光刻机,2032年攻克28纳米工艺设备,计划在2036年完成10纳米以下EUV光刻机研发。其中28纳米可以依靠现有DUV设备搭配多重曝光技术实现,难度相对可控;而EUV环节俄罗斯选择了一条差异化路径。

ASML的EUV设备采用激光轰击锡液滴产生等离子光源的LPP方案,积累了海量专利,研发投入耗时长达二十年。俄罗斯计划采用11.2纳米氙气准分子激光光源替代锡液滴方案。该方案虽在实验室完成验证,但存在光源转换效率低、寿命不足、功率难以提升等工程难题。俄罗斯选择这条道路,不是该方案性能更优越,而是能够绕开海外大量专利壁垒,掌握完整自主知识产权。

不过,光刻机只是半导体庞大产业链的一环,俄罗斯想要兑现路线图目标,还需要翻越数座高山。一台光刻机想要正常投产运转,离不开光刻胶、高纯石英、掩膜版、抛光液、特种工艺气体等海量配套材料。俄方表示过去三年已经实现60种关键材料国产化,计划到2029年再完成60种材料攻关。而EDA软件是眼下突出短板,国际主流芯片设计工具授权被切断,本土自研EDA尚处于原型阶段,开源工具又难以支撑模拟与高阶工艺开发。

人才缺口同样不容忽视。苏联时代培养的光学、激光领域科研人员平均年龄已经超过六十岁,微电子相关专业的年轻人才,大量流向互联网行业或者选择海外就业,制造业一线科研人员储备不足。光刻机需要持续迭代调试、维修保养,如果人才梯队出现断层,先进设备也难以发挥实际价值。

客观来讲,130nm光刻机样机在全球半导体体系中算不上顶尖技术,但它印证了一个事实:遭受极限外部封锁的国家,从零起步重建光刻产业链具备技术可行性。

先进制程与成熟制程本是两套完全不同的发展逻辑。130nm制程不需要EUV、193纳米浸没式设备,核心考验的是把光源、光学系统、精密机械、各类配套材料数百个细分环节逐一打通整合。中国和俄罗斯都在半导体自主化道路上前行,虽然采取的发展模式不一样,但遇到的瓶颈高度相似,光源、光学镜头、工件台、光刻耗材、EDA软件都是必须攻克的关卡。

俄罗斯在准分子激光、电子束光刻等方向的技术积累,以及跨国联合研发的模式,具备一定参考意义。当然,样机制造完成不等于实现稳定量产,未来能否如期推进28纳米甚至EUV目标,取决于未来十年能否同步补齐材料、软件、人才三大短板。但不可否认,俄罗斯已经啃下了过去少数西方国家垄断的光源这块硬骨头,迈出了本土光刻产业突围的关键一步。