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青嵐: 俄羅斯,會(huì)比中國先造出EUV光刻機(jī)?
最后更新: 2024-08-26 08:18:06最后來聊聊收集鏡,這個(gè)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(shù)難點(diǎn)則在于,絕大部分物質(zhì)對(duì)這個(gè)波段電磁波都存在強(qiáng)吸收作用,因此需要制備特殊的多層膜鏡子,才能實(shí)現(xiàn)足夠高反射率。
以目前實(shí)用化的多層鉬硅鍍膜為例,每層膜的厚度大概只有3-5個(gè)納米,在大尺寸基底上鍍膜誤差要控制在單個(gè)原子量級(jí),交替鍍上數(shù)十層才能滿足技術(shù)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(shù)的反射式物鏡只有德國蔡司能夠制造,這同樣是一個(gè)明顯的偏見,在歐洲多層膜科研領(lǐng)域,俄羅斯科學(xué)院微結(jié)構(gòu)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(guān)鍵光學(xué)器件。
(IPM為ASML制造的部分光學(xué)元件)
相比起光刻光源和前面提到的反射式物鏡系統(tǒng),工件臺(tái)是俄羅斯較為薄弱的領(lǐng)域,但位于白俄羅斯的東歐最大半導(dǎo)體設(shè)備公司Planar則有望提供支持,該公司總經(jīng)理就曾表示,由于內(nèi)部配套完整,其光刻設(shè)備對(duì)西方國家的依賴并不嚴(yán)重,甚至有些技術(shù)在全球處于領(lǐng)先地位:“一個(gè)例子是靈敏度高達(dá)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(chǎn)這種傳感器,而且并不向所有國家供應(yīng)”。
從以上梳理不難看出,俄羅斯在EUV光刻光源核心技術(shù)上,的確已經(jīng)擁有了一定基礎(chǔ),相關(guān)科研機(jī)構(gòu)在ASML所動(dòng)員起來的泛歐EUV攻關(guān)網(wǎng)絡(luò)中有著長期而深入的參與。
當(dāng)然不可否認(rèn),其各項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化水平還不高,更多停留在基礎(chǔ)研究和樣件試制階段,在做出自主研發(fā)EUV光刻機(jī)的決策后,把理論落實(shí)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(guān)注與借鑒。
對(duì)于高端光刻機(jī)攻關(guān),不少人抱有著一種樸素的信念:既然ASML已經(jīng)為我們證明了LPP-EUV技術(shù)路線走得通,就好像一道別人已經(jīng)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(fù)雜的工程問題也總能解決。
這樣的想法,確實(shí)在大部分情況下都是成立的,看看發(fā)達(dá)國家工業(yè)“皇冠”上越來越稀少的“明珠”,學(xué)習(xí)消化再創(chuàng)新的效果毋庸置疑。但與此同時(shí),集成電路、工業(yè)軟件、量測儀器等領(lǐng)域存在的“卡脖子”現(xiàn)象足以提醒我們,某些對(duì)于基礎(chǔ)理論積累要求很高的環(huán)節(jié),“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(jìn)度乃至最終結(jié)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(chǔ)研究上的積累,該國在EUV(軟X射線)光刻機(jī)研發(fā)上選擇了一條頗具特色和“章法”的新路。
根據(jù)目前所能獲得的信息,莫斯科國立電子技術(shù)大學(xué)(MIET)將承擔(dān)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(jī)”研發(fā)任務(wù)。
或許你會(huì)感到奇怪,為什么一家大學(xué)能夠成為“國之重器”的項(xiàng)目抓總單位?
原因其實(shí)并不復(fù)雜,MIET長期扎根在號(hào)稱蘇聯(lián)硅谷的澤列諾格勒科學(xué)城,早已成為當(dāng)?shù)匚㈦娮赢a(chǎn)學(xué)研用生態(tài)的核心樞紐,其創(chuàng)建的公共科研平臺(tái)“集體使用中心”,號(hào)稱可服務(wù)電子元件和ICT產(chǎn)品從創(chuàng)意到上市的完整周期。
順帶一提,早在2010年代,無掩模光刻獨(dú)角獸荷蘭Mapper公司就已經(jīng)通過其股東Rusnano牽線,向澤列諾格勒轉(zhuǎn)移了無掩膜光刻機(jī)核心部件—MEMS可編程微鏡陣列的制造技術(shù)。盡管2019年Mapper被ASML搶先收購,但完全可以想見,相關(guān)專有知識(shí)已經(jīng)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(shù)積累,自然想走ASML的“王道”路線,而IPM則基于對(duì)多層膜技術(shù)的創(chuàng)新,正積極推動(dòng)11.2納米技術(shù)方案(釕鈹多層鏡+氙氣工質(zhì)),在該所專家看來,盡管氙源的極紫外光轉(zhuǎn)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(tǒng)復(fù)雜度極大下降,光刻設(shè)備采購維護(hù)成本都會(huì)很低,因此仍極具實(shí)用價(jià)值。
從技術(shù)思路上來評(píng)價(jià),采用無掩膜光刻,意味著物鏡系統(tǒng)可以得到很大簡化,EUV光反射次數(shù)更少,損耗自然更小,連帶著對(duì)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(tǒng)方案還是氙源創(chuàng)新方案,至少ASML在提升光源功率和可維護(hù)性上耗費(fèi)的天量資金、十余年時(shí)間以及積累的大量獨(dú)家knowhow有希望被繞開。
單憑這一條,是不是已經(jīng)足夠有搏一搏的價(jià)值了?
透過EUV光刻機(jī)這個(gè)案例,也不難體會(huì)當(dāng)下我們輿論場上的一種怪現(xiàn)象,那就是很多科技問題的討論雖然觀點(diǎn)各異,但雙方基于的基礎(chǔ)信息往往源頭都來自歐美特定媒體,在這個(gè)并不中立的信息“哈哈鏡”里,俄羅斯科技實(shí)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(xué)界也長期流行著內(nèi)向作風(fēng)。
一份2019年的研究報(bào)告顯示,俄羅斯科研工作者在國內(nèi)期刊上發(fā)表論文的比例遠(yuǎn)高于主要科技強(qiáng)國平均水平,對(duì)“SCI至上”的理念似乎無動(dòng)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(jīng)常將論文發(fā)表在俄羅斯的地方性出版物,而不是國際期刊上”。
當(dāng)然,俄羅斯這種相對(duì)孤立的科研現(xiàn)狀,歸根結(jié)底還是因?yàn)槿鄙倌軌驅(qū)⒀芯砍晒罅哭D(zhuǎn)化的實(shí)體產(chǎn)業(yè),由于人口與區(qū)位稟賦等種種原因,俄羅斯面向國際市場的大規(guī)模制造業(yè)始終沒有得到很好發(fā)展,因此遲遲未能形成從研究到市場的順暢循環(huán)。
不過盡管如此,除了EUV光刻機(jī)幾大關(guān)鍵核心技術(shù),俄羅斯在更廣泛的激光產(chǎn)業(yè)、航空航天、新材料、工業(yè)軟件上,仍然還有不少具備世界級(jí)水平的好東西,其中相當(dāng)部分正處于當(dāng)下中國產(chǎn)業(yè)界著力突圍的“卡脖子”環(huán)節(jié)。
就拿CAD/CFD/EDA等設(shè)計(jì)仿真驗(yàn)證類軟件來說吧,這類工業(yè)軟件目前普遍被海外巨頭高度壟斷,國內(nèi)企業(yè)面臨的競爭格局甚至比半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)還要嚴(yán)峻。而在這一領(lǐng)域,憑借著深厚的數(shù)學(xué)傳統(tǒng)和人才儲(chǔ)備,俄羅斯早已成為全球產(chǎn)業(yè)生態(tài)的重要節(jié)點(diǎn)之一。俄羅斯LEDAS公司的幾何約束求解引擎早被達(dá)索公司采用,將之整合在CATIA V5中。至于收購俄羅斯研究團(tuán)隊(duì)或者在俄羅斯設(shè)立研發(fā)中心,更是幾乎所有歐美工業(yè)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(tǒng))
相比之下,我國科技界、產(chǎn)業(yè)界對(duì)俄羅斯的認(rèn)識(shí),似乎還普遍有所滯后,以至于在一篇分析中俄科技創(chuàng)新合作風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)的權(quán)威文章中,作者憂心地指出:“俄羅斯在基礎(chǔ)研究、核能技術(shù)、空間科學(xué)技術(shù)、新材料、生物技術(shù)等眾多領(lǐng)域擁有雄厚實(shí)力并取得了令人矚目的成績,但我國某些產(chǎn)業(yè)界,甚至科技界本身對(duì)俄羅斯科技水平都缺乏足夠認(rèn)識(shí)和應(yīng)有評(píng)價(jià),存在貶低俄羅斯科技實(shí)力而盲目推崇西方的傾向,在尋求科技合作伙伴時(shí),往往優(yōu)先考慮美、歐、日,對(duì)俄羅斯卻不予重視,常常多方尋覓無果后才把目光轉(zhuǎn)向俄羅斯,貽誤了合作時(shí)機(jī)”。
值得注意的是,隨著俄烏沖突爆發(fā),俄羅斯科技界正常的國際交流活動(dòng)遭到了全面圍堵打壓,從奧數(shù)競賽到學(xué)術(shù)會(huì)議,“將俄羅斯科學(xué)與國際合作隔離的企圖將反映在所有指標(biāo)中”,當(dāng)數(shù)百名俄羅斯科學(xué)家被從歐洲核子研究中心(CERN)驅(qū)逐,標(biāo)志著這種歇斯底里的惡意達(dá)到了頂點(diǎn)。
但也正是在這種刺激下,俄羅斯科學(xué)研究與高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,似乎正煥發(fā)出新的氣象,或者說,重新喚起一種斯拉夫民族的堅(jiān)強(qiáng)韌性。在工業(yè)母機(jī)、關(guān)鍵軟件等領(lǐng)域,俄羅斯國產(chǎn)替代工作業(yè)已全面鋪開。
EUV光刻機(jī),正是這一浪潮的小小縮影。
本文系觀察者網(wǎng)獨(dú)家稿件,文章內(nèi)容純屬作者個(gè)人觀點(diǎn),不代表平臺(tái)觀點(diǎn),未經(jīng)授權(quán),不得轉(zhuǎn)載,否則將追究法律責(zé)任。關(guān)注觀察者網(wǎng)微信guanchacn,每日閱讀趣味文章。
標(biāo)簽 心智觀察所- 原標(biāo)題:俄羅斯,會(huì)比中國先造出EUV光刻機(jī)? 本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。
- 責(zé)任編輯: 李昊 
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