俄罗斯光刻设备研发取得阶段性进展
近日,俄罗斯泽列诺格勒纳米技术中心(ZNTC)宣布,两台150nm电子束光刻设备原型机已进入综合测试阶段,预计整个测试周期将持续四个月。若测试顺利,这将标志着俄罗斯在自主光刻设备研发方面迈出了关键一步。
早在两年前,俄罗斯才刚刚实现350nm光刻设备的投产。根据官方规划,到2026年底,130nm光刻设备的研发也将完成。
从350nm到150nm,再到即将推进的130nm节点,尽管与当前国际最先进水平仍存在较大差距,但对长期面临技术封锁的俄罗斯而言,这一发展路径已逐渐清晰。
350nm国产光刻设备实现产业化
据俄罗斯塔斯社(TASS)报道,俄罗斯首台用于350nm工艺的国产光刻设备已正式投入生产。
这是俄罗斯近年来首次实现光刻设备的产业化,意味着其在350nm这一成熟制程领域初步摆脱了对国外设备的依赖。
当时,俄罗斯工业和贸易部副部长Vasily Shpak表示,350nm设备将在莫斯科、泽列诺格勒、圣彼得堡及新西伯利亚等地的工厂部署生产,而130nm光刻设备的研发计划则定于2026年启动。
尽管350nm制程在当前半导体行业中已不算先进,但其在多个领域仍具有广泛的应用价值。
350nm工艺可用于制造多种对性能要求不高但可靠性要求较高的芯片,包括:
- 电源管理芯片(PMIC)
- MCU微控制器
- 家电控制芯片
- 工业控制芯片
- 模拟IC
- 部分汽车电子控制器
- 智能电表、安防设备等专用芯片
这些芯片虽不用于高性能计算或智能手机,但在工业设备、家电、交通及电力系统中却不可或缺。
对于希望构建自主半导体体系的国家而言,350nm工艺是实现“从无到有”的重要起点。
150nm电子束光刻设备进入测试阶段
俄罗斯最新公布的消息显示,其150nm电子束光刻设备已进入测试阶段。
此次测试的设备属于电子束光刻系统(Electron Beam Lithography),与传统光刻设备不同,该系统采用电子束直接在硅片上绘制微电路图形,也可用于光掩膜(Mask)的制作,无需依赖传统掩模工艺。
电子束光刻的核心优势在于其灵活性,而非生产速度。
因此,这类设备更适用于新产品研发、芯片原型验证、科研实验、小批量专用芯片制造以及光掩膜生产。
对于科研机构而言,电子束光刻设备具有较高的实用价值,有助于缩短研发周期并降低样品验证成本。
然而,由于电子束逐点扫描的特性,其生产效率远低于现代投影式光刻设备,因此并不适用于大规模商业量产。
130nm工艺将成为下一阶段目标
根据俄罗斯官方此前公布的路线图,130nm光刻设备计划于2026年底完成。
相较于350nm,130nm已属于成熟CMOS工艺节点,曾是全球半导体产业的重要发展阶段。
事实上,许多日常使用的设备中仍包含130nm甚至更成熟工艺制造的芯片。
130nm工艺可覆盖的产品范围广泛,包括:
- 汽车MCU
- CAN/LIN总线控制芯片
- 电源管理IC
- 指纹识别芯片
- NFC芯片
- 安全加密芯片
- 工业PLC控制器
- 低密度FPGA
- 各类模拟及混合信号芯片
- 部分射频芯片
- 军工专用芯片
即便在AI技术快速发展的今天,大量工业设备仍依赖130nm、180nm甚至350nm工艺。
在许多应用场景中,芯片的可靠性、稳定性与成本控制往往比晶体管数量更为关键。
俄罗斯光刻技术与全球先进水平的差距
从技术角度看,俄罗斯目前的光刻设备仍与国际领先水平存在明显差距。
目前,Intel、台积电等企业已实现1.8nm至2nm工艺的量产,所依赖的是ASML提供的EUV光刻设备。
相比之下,俄罗斯此次测试的150nm设备在制程精度和晶体管密度方面仍有较大差距。
业内测算显示:
- 150nm线宽约为2nm工艺的75倍;
- 晶体管面积密度差距超过5000倍。
从产业发展角度看,150nm大致相当于2000年前后的技术水平,接近Pentium 4处理器时代。
因此,该设备无法用于AI芯片、GPU、高性能CPU或HBM控制芯片等先进产品的制造。
然而,这并不意味着其缺乏价值。对于当前面临高端设备限制的俄罗斯而言,优先实现成熟制程的国产化,再逐步向更先进节点推进,是一条符合现实的发展路径。
光刻设备竞争并不仅限于先进制程
近年来,光刻设备的讨论往往聚焦于5nm、3nm甚至2nm等先进工艺。
但实际上,全球每年出货量最大的芯片仍以成熟制程为主。
汽车、工业控制、电力系统、轨道交通、医疗设备、航空航天及军工电子等领域,仍广泛采用90nm、130nm、180nm甚至350nm工艺。
对于这些应用场景而言,只要能够稳定生产,国产设备同样具有重要意义。
俄罗斯从350nm快速推进至150nm,并规划130nm节点,虽未接近全球最先进水平,但表明其正在逐步构建自主可控的光刻设备体系。
对于一个长期面临技术限制的国家来说,拥有自主制造能力,比单纯追求先进制程更具现实意义。