俄罗斯一家研究机构正在开发自己的光刻扫描仪,可以使用7nm级制造技术生产芯片。该机器正在开发中,计划到2028年建造。当它准备就绪时,它应该比ASML的Twinscan NXT:2000i更有效,该设备的开发花了十多年的时间。
自俄乌冲突发生后,中国台湾迅速禁止向该国运送先进芯片。美国、英国和欧盟随后实施了制裁,有效地禁止几乎所有拥有先进晶圆厂的合同芯片制造商与俄罗斯实体合作。此外,像Arm这样的公司不能将他们的技术授权给俄罗斯的芯片设计人员。因此,俄罗斯政府推出了一项国家计划,到2030年开发本国的28nm级制造技术,对尽可能多的外国芯片进行逆向工程,并教育当地人才从事国产芯片工作。但是,到2030年,28nm级生产节点存在问题。
俄罗斯最先进的晶圆厂可以使用65nm制造技术生产芯片。与此同时,由于制裁,美国和欧洲的晶圆厂制造商无法向俄罗斯供应设备,因此该国如果想采用28nm制程,就必须设计和建造国内晶圆生产设备。从本质上讲,像ASML和应用材料公司这样的公司花了几十年的时间来开发和迭代,必须在大约八年内完成。
显然,俄罗斯科学院、俄罗斯应用物理研究所打算超越所有预期,并根据其在下诺夫哥罗德战略发展网站上发布的计划(通过CNews)在2028年之前生产出具有7nm制程的光刻扫描仪。
能够使用7nm级工艺技术处理晶圆的现代光刻扫描仪是一种高度复杂的设备,涉及高性能光源,复杂的光学元件和精确的计量,仅举几例关键部件。然而,作为俄罗斯领先的应用物理大学,IAP认为它可以在相对较短的时间内开发出这样的工具。
该工具将与ASML或尼康等公司生产的扫描仪有所不同。例如,IAP计划使用>600W光源(总功率,而不是中间焦点功率),曝光波长为11.3nm(EUV波长为13.5nm),这将需要比现在更复杂的光学器件。由于设备的光源功率相对较低,因此将使工具更加紧凑,更易于构建。然而,这也意味着其扫描仪的产量将大大低于现代深紫外(DUV)工具。根据IAP的说法,这可能不是问题。
在时机方面,IAP可能有点过于乐观。对于32nm以下的所有产品,芯片制造商使用所谓的浸入式光刻(本质上是DUV工具的助推器)。ASML于2003年底推出了其第一个浸入式光刻系统-Twinscan XT:1250i,并计划在2004年第三季度推出一个,以生产65nm逻辑芯片和70nm半间距DRAM。该公司花了大约五年的时间,在2008年底宣布其具有生产32nm制程芯片能力的Twinscan NXT:1950i,从2009年开始交付客户。
然后,市场领导者花了大约九年的时间才在2018年交付了其7nm和5nm制程的Twinscan NXT:2000i DUV设备。台积电在其第一代N7制造技术中使用了具有多图案化的不太先进的设备,但ASML推出的时机表明,从65nm过渡到7nm是多么困难。ASML花了14年时间才从65nm发展到7nm。现在,IAP在芯片生产方面没有任何经验,也与芯片制造商没有任何联系,打算在大约6年内从头开始构建一台具有7nm制程能力的机器进行批量生产。虽然该计划听起来不可行,但看起来IAP充满了热情。
“ASML是全球光刻技术领导者,近20年来一直在开发其EUV光刻系统,事实证明,该技术非常复杂,”俄罗斯科学院微观结构物理研究所负责科学和技术发展的研究副所长Nikolai Chkhalo说。“在这种情况下,ASML的主要目标是保持只有世界上最大的工厂才需要的极高生产率。在俄罗斯,没有人需要如此高的生产力。在我们的工作中,我们从国内微电子面临的需要和任务出发——这与其说是关于数量,不如说是关于质量。首先,我们需要开发自己的设计标准,自己的设备,工程,材料。事实上,我们需要在简单性和性能之间取得平衡。”
IAP计划在2024年之前建造一个功能齐全的阿尔法扫描仪。这个将不必提供高生产率或最大分辨率,但必须商用并对潜在投资者具有吸引力。IAP计划到2026年构建具有更高生产力和分辨率的扫描仪的测试版。这台机器应该已经准备好批量生产,但其生产率预计不会达到最大值。据说平版扫描仪的最终迭代将于2028年出现。它应该得到一个高性能的光源,更好的计量和整体能力。目前还不知道到2028年IAP和合作伙伴将能够生产多少台这样的机器。
应该注意的是,晶圆厂设备不仅限于光刻扫描仪。还有其他类型的机器,如执行蚀刻,沉积,抗蚀剂去除,计量和检查操作的设备,这些都不是在俄罗斯制造的。此外,还有一些不太先进的机械,如超纯空气和水发生器,这些机械也不是在俄罗斯生产的。即使IAP RAS设法生产出了光刻设备,俄罗斯仍然会缺少上百种设备来构建一个现代化的晶圆厂。