光刻机重大突破，俄罗斯或正走出一条光刻机的破坏式突围路子

文/王新喜

在过去很长一段时间，业内都觉得很奇怪，在西方全方位半导体制裁的高压之下，俄罗斯微电子产业一度陷入“无芯片可用”的绝境，甚至传出从洗衣机、冰箱中拆取芯片用于军事装备的消息。

然而近期，俄罗斯传出自主研发的光刻机突破的消息，为其国防工业续上了关键的“生命线”。

要知道，俄罗斯几乎是与西方脱钩最彻底的大国，从2022年开始，西方对俄罗斯的半导体制裁几乎封死了所有正规通道。理论上，俄罗斯的军用电子系统应该在2023年就开始崩溃。

但那些盯着2纳米芯片的国家或许无法理解，俄罗斯却在持续的战争和制裁中保持了关键系统的运行，战场电子战系统丝毫不见“缺芯”的迹象。

他们忘了一件事：俄罗斯的战争体系，不是建立在西方标准上的。

正因为不依赖西方的技术体系，俄罗斯光刻机反而取得了突破。

根据业内半导体媒体传出的重磅消息，俄罗斯光刻机搞出“气体靶”新路子，350纳米刚刚准备量产，不少业内人士都开始重新审视全球半导体设备的发展格局。

我们知道，欧美搞光源用的是锡滴，俄罗斯直接掀桌子换赛道，选用全新研发路径，与西方竞争对手试图突破现有系统参数（例如从0.55提升至高数值孔径，甚至从0.75提升至超高数值孔径）不同，俄罗斯学派提出改变物理原理。

所谓“气体靶”方案，本质是绕开荷兰ASML的技术垄断，是用氙气、锂气这类气体团簇替代传统锡滴光源，通过特殊喷嘴被送入真空室。

在超音速喷射过程中，气体凝结成纳米级团簇，当受到强大的飞秒激光脉冲轰击时，每个团簇都会转化为温度高达数百万度的微等离子体。

与锡靶材的主要区别在于，气体不会沉积在光学元件上。锡蒸发后不可避免地会在镜面上凝结，需要复杂的净化系统。而气体只需用真空泵抽出即可。

此外，通过调节气体混合物的成分，可以控制发射波长。锂氙团簇被证明是6.7纳米波段的最佳选择，气体团簇光源可以在远低于数十亿美元EUV光刻机的设备上实现，完成短波长光源的技术落地测试。

尽管俄罗斯目前缺乏量产型光刻机，但这项技术跳过13.5纳米时代，直接进入6.7纳米时代，并有望过渡到软X射线光刻。

由于这套全新研发出来的光源设备，在实际运作过程里能够减少多余杂质产生，日常运行过程中需要的维护工序更少，整体使用成本也能得到有效控制。

这其实更像是被全面制裁逼出来的无奈选择。

他们现在能拿出手的350纳米光刻机，在民用市场根本不够看，离全球主流的先进制程差了好几代，但它本来就是为了保军工和重工业芯片，能硬生生撕开西方的设备封锁就算赢了一步。

他们选的这条非标路线，等于要从零搭建一套生态，说到底，气体靶新路子是绝境下的创新尝试。

为什么俄罗斯能够突破核心光源技术？

俄罗斯的目标并未止步于350纳米，而是要造出自己的EUV光刻机。俄罗斯这次突破的核心，是集中在光刻机设备的核心光源板块，也是制造先进制程芯片最关键的核心部件之一。

这就要回到EUV光刻机的三大核心技术上——光源、投影物镜、工件台。其中最大的难点在于光源，俄罗斯正是这一领域的佼佼者。

事实上，早在上世纪70年代，当时的苏联就已经掌握了EUV照相光刻的技术，甚至荷兰ASML研究EUV光刻机时就使用了俄方技术，比如早期研究的光源理论来自俄罗斯科学院，同时俄罗斯向其提供了大量的光学器件。

在苏联解体后，俄罗斯的科学家们也没有放弃这项技术，而是一直在默默耕耘，为"EUV光刻机"的关键技术开发做出了重要贡献。国际光源三巨头之一就是俄罗斯的圣光机。

此外，俄罗斯科学院的微结构物理研究所还为荷兰开发了多层镜制造技术，这在当时算得上是一个了不起的成就。

光刻机的研发需要数学家，物理学家，而俄罗斯一直以来也是理工科的强国，特别是数学，物理学，化学。

俄罗斯这套方案之所以看起来有底子，很大程度上得益于苏联时期在激光物理、X射线光学、等离子体物理等领域几十年的持续积累。历史底蕴在尖端科技领域的分量不容小觑。

总的来说，此次技术突破最大的价值，就是开辟出一条全新的研发方向，打破固有技术思路带来的发展局限，也给全球半导体设备研发领域，提供了不一样的发展思路。

俄罗斯会不会走出一条光刻机的破坏式创新之路？

事实上，我国也一直在探索多条不同的光刻机路径，比如纳米压印光刻技术路线。国内企业自主设计研发的首台PL-SR系列喷墨步进式纳米压印设备已经交付给国内特色工艺客户产线使用，能够用于储存芯片、硅基微显、硅光及先进封装等领域。

其次是电子束光刻技术路线。浙江大学研发团队推出我国首台国产商业电子束光刻机，命名为“羲之”， 精度0.6nm，线宽8nm，用电子束在芯片上刻写电路。

第三条路径就是光刻工厂。公开论文显示，清华团队早在2017年左右，就开始布局稳态微聚束EUV路线（SSMB-EUV）。

这条路线不是让一台机器带一个光源，而是建一个大型的光源系统，有很多EUV光源束线，同时让好几个光刻机开工。

如今，俄罗斯无疑在中国的基础上，又开辟了一条新的路线。俄罗斯的路线绕开ASML技术壁垒和阻碍的新路子，形成了全新的破坏式创新的路径。

破坏式技术的出现，往往是在延续性技术发展到头或者开始封闭式发展的时候。

ASML及其合作伙伴目前正投入数十亿欧元改进用于13.5纳米工艺的锡基长周期等离子体源。然而，半导体物理学家已经承认，锡基技术的发展前景有限，其应用范围已无法超越3纳米。

从这个角度来看，锡液滴EUV是典型的延续性创新——ASML沿13.5nm路线不断优化，性能极致但成本爆炸、物理极限渐近。

锂/氙气体团簇则属于破坏式创新，初期功率和稳定性不如锡滴，却提供全新价值——波长可短至6.7nm（分辨率更高）、靶材清洁（光学寿命长）、能量效率提升3-4倍，且能绕开ASML专利墙。

正因如此，俄罗斯开发的用于6.7纳米工艺的气体靶材不仅成为一种替代方案，并且是当下不多的可行的选择。ASML慌不慌？

未来5-8年延续性创新仍是主流，High-NA/ Hyper-NA继续推进，但气体团簇将从被制裁国家的“边缘市场”切入，在对成本敏感的自主可控场景率先落地。

10-15年后，若气体团簇攻克工程难题，全球或形成13.5nm锡滴与6.7nm气体双轨并行的新格局。

这对我国的启示是，不应只在ASML的赛道上硬追，还要主动布局气体团簇、纳米压印等破坏式路径，利用国内大市场为“不成熟”技术提供应用场景，在边缘迭代中孕育突破。

俄罗斯的光刻机技术不容低估，当锂或氙簇取代锡液滴时，微电子行业将获得制造芯片的关键，给半导体产业指出了一条全新的物理探索路径——

继续缩短波长、跳出13.5纳米的桎梏，可能真的能突破当前摩尔定律逼近物理极限的困境。俄罗斯如果沿着这个方向坚定的走下去，还真有可能走出一条光刻机的破坏式创新之路。