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青嵐: 俄羅斯,會比中國先造出EUV光刻機?
最后更新: 2024-08-26 08:18:06最后來聊聊收集鏡,這個形如一口炒鍋的凹面鏡原理一目了然,是用來聚攏EUV光,而其技術難點則在于,絕大部分物質對這個波段電磁波都存在強吸收作用,因此需要制備特殊的多層膜鏡子,才能實現足夠高反射率。
以目前實用化的多層鉬硅鍍膜為例,每層膜的厚度大概只有3-5個納米,在大尺寸基底上鍍膜誤差要控制在單個原子量級,交替鍍上數十層才能滿足技術要求,其工藝難度可想而知。
在流行敘事里,EUV收集鏡和采用同樣技術的反射式物鏡只有德國蔡司能夠制造,這同樣是一個明顯的偏見,在歐洲多層膜科研領域,俄羅斯科學院微結構物理研究所(IPM)就堪稱支柱力量,ASML早期EUV研究中,IPM為其提供了多種關鍵光學器件。
(IPM為ASML制造的部分光學元件)
相比起光刻光源和前面提到的反射式物鏡系統,工件臺是俄羅斯較為薄弱的領域,但位于白俄羅斯的東歐最大半導體設備公司Planar則有望提供支持,該公司總經理就曾表示,由于內部配套完整,其光刻設備對西方國家的依賴并不嚴重,甚至有些技術在全球處于領先地位:“一個例子是靈敏度高達0.6–0.15nm的干涉式線性位移傳感器,除了我們之外,只有一家美國公司生產這種傳感器,而且并不向所有國家供應”。
從以上梳理不難看出,俄羅斯在EUV光刻光源核心技術上,的確已經擁有了一定基礎,相關科研機構在ASML所動員起來的泛歐EUV攻關網絡中有著長期而深入的參與。
當然不可否認,其各項技術產業化水平還不高,更多停留在基礎研究和樣件試制階段,在做出自主研發EUV光刻機的決策后,把理論落實到工程無疑還有很長的路要走,不過俄羅斯的努力,依然值得我們密切關注與借鑒。
對于高端光刻機攻關,不少人抱有著一種樸素的信念:既然ASML已經為我們證明了LPP-EUV技術路線走得通,就好像一道別人已經解出來的難題,作為亦步亦趨的后來者只要資源投入足夠多,再復雜的工程問題也總能解決。
這樣的想法,確實在大部分情況下都是成立的,看看發達國家工業“皇冠”上越來越稀少的“明珠”,學習消化再創新的效果毋庸置疑。但與此同時,集成電路、工業軟件、量測儀器等領域存在的“卡脖子”現象足以提醒我們,某些對于基礎理論積累要求很高的環節,“理論不夠工程來湊”也有局限性,原理理解不充分的情況下,工程成本、進度乃至最終結果將面臨巨大不確定性。
反觀俄羅斯,依托其在高能激光、等離子體物理基礎研究上的積累,該國在EUV(軟X射線)光刻機研發上選擇了一條頗具特色和“章法”的新路。
根據目前所能獲得的信息,莫斯科國立電子技術大學(MIET)將承擔所謂的“基于同步加速器和/或等離子體源無掩模X射線光刻機”研發任務。
或許你會感到奇怪,為什么一家大學能夠成為“國之重器”的項目抓總單位?
原因其實并不復雜,MIET長期扎根在號稱蘇聯硅谷的澤列諾格勒科學城,早已成為當地微電子產學研用生態的核心樞紐,其創建的公共科研平臺“集體使用中心”,號稱可服務電子元件和ICT產品從創意到上市的完整周期。
順帶一提,早在2010年代,無掩模光刻獨角獸荷蘭Mapper公司就已經通過其股東Rusnano牽線,向澤列諾格勒轉移了無掩膜光刻機核心部件—MEMS可編程微鏡陣列的制造技術。盡管2019年Mapper被ASML搶先收購,但完全可以想見,相關專有知識已經在俄羅斯完成了吸收消化。
至于光刻光源,ISAN和IPM則提出了不同的備選方案,前者基于其LPP-EUV技術積累,自然想走ASML的“王道”路線,而IPM則基于對多層膜技術的創新,正積極推動11.2納米技術方案(釕鈹多層鏡+氙氣工質),在該所專家看來,盡管氙源的極紫外光轉化效率不高,光源輸出功率天然受限,但由于從物鏡到光源的系統復雜度極大下降,光刻設備采購維護成本都會很低,因此仍極具實用價值。
從技術思路上來評價,采用無掩膜光刻,意味著物鏡系統可以得到很大簡化,EUV光反射次數更少,損耗自然更小,連帶著對光源輸出功率的要求也可以放寬,因此無論選擇錫源的傳統方案還是氙源創新方案,至少ASML在提升光源功率和可維護性上耗費的天量資金、十余年時間以及積累的大量獨家knowhow有希望被繞開。
單憑這一條,是不是已經足夠有搏一搏的價值了?
透過EUV光刻機這個案例,也不難體會當下我們輿論場上的一種怪現象,那就是很多科技問題的討論雖然觀點各異,但雙方基于的基礎信息往往源頭都來自歐美特定媒體,在這個并不中立的信息“哈哈鏡”里,俄羅斯科技實力顯然被過度貶低了,以至于一種"不靠譜"的刻板印象大行其道。
除了在英語世界中被有意無意妖魔化、邊緣化的形象,另一方面,俄羅斯科學界也長期流行著內向作風。
一份2019年的研究報告顯示,俄羅斯科研工作者在國內期刊上發表論文的比例遠高于主要科技強國平均水平,對“SCI至上”的理念似乎無動于衷,乃至于“盡管俄羅斯研究人員撰寫英文論文,但他們似乎經常將論文發表在俄羅斯的地方性出版物,而不是國際期刊上”。
當然,俄羅斯這種相對孤立的科研現狀,歸根結底還是因為缺少能夠將研究成果大量轉化的實體產業,由于人口與區位稟賦等種種原因,俄羅斯面向國際市場的大規模制造業始終沒有得到很好發展,因此遲遲未能形成從研究到市場的順暢循環。
不過盡管如此,除了EUV光刻機幾大關鍵核心技術,俄羅斯在更廣泛的激光產業、航空航天、新材料、工業軟件上,仍然還有不少具備世界級水平的好東西,其中相當部分正處于當下中國產業界著力突圍的“卡脖子”環節。
就拿CAD/CFD/EDA等設計仿真驗證類軟件來說吧,這類工業軟件目前普遍被海外巨頭高度壟斷,國內企業面臨的競爭格局甚至比半導體產業還要嚴峻。而在這一領域,憑借著深厚的數學傳統和人才儲備,俄羅斯早已成為全球產業生態的重要節點之一。俄羅斯LEDAS公司的幾何約束求解引擎早被達索公司采用,將之整合在CATIA V5中。至于收購俄羅斯研究團隊或者在俄羅斯設立研發中心,更是幾乎所有歐美工業軟件巨頭的基本操作。
(Mentor(后西門子EDA)的MAD部門就有著濃厚的俄羅斯血統)
相比之下,我國科技界、產業界對俄羅斯的認識,似乎還普遍有所滯后,以至于在一篇分析中俄科技創新合作風險挑戰的權威文章中,作者憂心地指出:“俄羅斯在基礎研究、核能技術、空間科學技術、新材料、生物技術等眾多領域擁有雄厚實力并取得了令人矚目的成績,但我國某些產業界,甚至科技界本身對俄羅斯科技水平都缺乏足夠認識和應有評價,存在貶低俄羅斯科技實力而盲目推崇西方的傾向,在尋求科技合作伙伴時,往往優先考慮美、歐、日,對俄羅斯卻不予重視,常常多方尋覓無果后才把目光轉向俄羅斯,貽誤了合作時機”。
值得注意的是,隨著俄烏沖突爆發,俄羅斯科技界正常的國際交流活動遭到了全面圍堵打壓,從奧數競賽到學術會議,“將俄羅斯科學與國際合作隔離的企圖將反映在所有指標中”,當數百名俄羅斯科學家被從歐洲核子研究中心(CERN)驅逐,標志著這種歇斯底里的惡意達到了頂點。
但也正是在這種刺激下,俄羅斯科學研究與高技術產業發展,似乎正煥發出新的氣象,或者說,重新喚起一種斯拉夫民族的堅強韌性。在工業母機、關鍵軟件等領域,俄羅斯國產替代工作業已全面鋪開。
EUV光刻機,正是這一浪潮的小小縮影。
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標簽 心智觀察所- 原標題:俄羅斯,會比中國先造出EUV光刻機? 本文僅代表作者個人觀點。
- 責任編輯: 李昊 
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