芯片的重要性顯而易見，無芯片無智能。我們的手機、電腦、家用電器、汽車乃至火車、飛機都將停擺。總結一句話就是：「沒有芯片，世界就會退回到蒸汽時代」。
因此，芯片的設計、生產，特別是光刻機的開發，已成為戰略爭奪的焦點。
一直在該領域默默無聞的俄羅斯最近宣布：正在開發首套半導體光刻機，該器材能夠采用7nm工藝生產芯片，預計將在2028年開始全面生產。
那麽，俄羅斯的光刻機技術真的有那麽先進嗎？
光刻機到底有多難制造？
光刻機也被稱作曝光機，它是生產大規模集成電路的核心器材，能將電路圖案暫時「轉印」到塗有光刻膠的矽片上。
簡而言之，光刻機就像是一台相機，光刻機使用紫外光來制造芯片，而相機則用自然光來曝光菲林。不過不同的是，洗照片是將底片放大，而制造芯片則是將底片縮小。
制造芯片的過程比拍照要困難得多。
例如：
如果你在A4紙上繪制電路圖，可能會覺得很簡單；
如果要在郵票大小的紙上繪制，難度就會增加；
如果在一粒米上雕刻呢？大多數人幾乎無法完成；
如果這粒米還在行駛的汽車上，即便是雕刻大師也可能束手無策。
因此，芯片生產一直被認為是人類歷史上最精密的雕刻工作，而光刻機就是這項工作的工具。
目前市場上最先進的是EUV光刻機，制造這種器材到底有多難呢？
光源：
EUV光刻機使用的是極紫外線，這種光線極難制造。
1、生成「種子光」。透過30KW的高能CO2激光器發出的激光，頻率達到50,000次/秒，溫度可高達220,000℃，需要兩束光線，且這兩束光線必須具有相同的光學特性。
2、產生「極紫外光」。種子光擊中下落的錫滴，第一束激光使錫滴形成特定形狀，第二束激光穿過錫滴，產生13.5nm的極紫外光。
3、聚焦「極紫外光」。極紫外光透過多層鏡片聚焦到一點上，形成能夠雕刻芯片的光源。
鏡片：
EUV光刻機對鏡片的平整度有極高的要求，在30cm範圍內的起伏不得超過0.3nm。
這是什麽概念呢？相當於京滬高鐵的平整度不超過1毫米。如果一束手電筒的光線能投射到月球上，誤差不會超過一枚硬幣。
為何要求如此嚴格呢？因為一台光刻機有上百個鏡片，總重量達到一噸多，任何細小的誤差都可能導致巨大的制造錯誤。
如此高精度的鏡片目前只有德國蔡司公司能夠制造。
此外，EUV光刻機還包含精密的軸承、電子器材等超過10萬個部件，螺栓達4萬多個，路線超過3000條，軟管長達2公裏。
一台光刻機的重量超過180噸，需要十幾輛卡車運輸，抵達工廠後，還需專業技術人員花費數月時間進行安裝偵錯。
極紫外路線徑必須是真空，整個光刻機還必須放置在無塵環境中。
從這些可以看出，制造EUV光刻機的難度確實非常高。
俄羅斯賭註X射線光刻機
由於經濟原因，俄羅斯在科技領域的發展一直較為緩慢，雖然宣稱為世界第二強國，實際上很大程度上是依賴蘇聯遺留下來的基礎和核三位一體打擊能力。
全球芯片企業中也看不到俄羅斯公司的身影，國內至少還有華為海思、中芯國際、紫光展銳和長江儲存等名企。
俄羅斯最強的芯片企業是米克朗公司。
米克朗的前身為蘇聯的一個電子研究院，是俄羅斯最大的芯片研發和制造公司，出口占俄羅斯微電子產品市場的50%。
2006年，米克朗從歐洲半導體巨頭意法半導體獲得技術轉讓，從此具備了生產0.18μm芯片的能力。
在2008年和2009年，米克朗分別實作了130nm和90nm工藝，並在2016年達到了65nm工藝。目前，米克朗是俄羅斯唯一能夠量產65nm工藝芯片的本土企業。
盡管在本土市場米克朗表現強勁，但其在全球芯片市場的份額非常小，不足全球總量的1%，因此在國際上其實力並不突出。
米克朗的情況在某種程度上也反映出俄羅斯在光刻機研發方面的困境。
俄羅斯投註X射線光刻機
根據俄羅斯媒體報道，俄羅斯計劃投資6.7億盧布（約合7800萬人民幣），研發當前全球最先進的X射線光刻機，希望其效能能超過ASML的EUV光刻機。
不管資金是否充足，X射線雕刻芯片的想法聽起來還是前所未有的。但這樣也有一個優點：無需擔心專利問題。
實際上，美國、歐洲和中國都曾研究過X射線光刻機，並且已經取得了研發成功。但由於效率過低，無法實作大規模生產，最終放棄了這種技術。
X射線的頻率非常高，最高可達300EHz，波長通常在0.01nm到10nm之間，遠短於極紫外線（13.5nm）的波長。
理論上，X射線光刻技術具備制造更細微工藝的芯片的潛力，能夠達到EUV光刻機的效能水平。
經過多年努力，俄羅斯科學院在無掩膜光刻技術上取得了顯著進展，這種方法相較於傳統光刻技術更為簡便，有可能開辟新的研發方向。
俄羅斯還成功研發了同步加速器和先進的離子源，這使得俄羅斯媒體對未來幾年內突破7nm工藝技術充滿了信心。
俄羅斯是否能在光刻機研發上取得成功? 光刻機的研發不僅需要巨額資金，還需要高質素的人力支持。
所謂的人力，並非單指人數多少，而是指人才的素質和能力。
盡管俄羅斯的總人口僅為1.46億，與其龐大的國土面積相比似乎並不多，但俄羅斯從不缺乏高素質人才。
在俄羅斯，人才密度異常高，平均每1000名工作者中就有14名是科學家，這一成就得益於俄羅斯深厚的教育傳統和蘇聯時期的教育遺產。
俄羅斯高度重視國民教育，學生的教育經費由國家全額資助，促使更多人投身於科學研究和學術追求。
在數學和物理學領域，莫斯科大學已經贏得了16項國際知名獎項，包括10項諾貝爾獎。
新西伯利亞大學培養出了許多受到華為和谷歌爭相聘請的頂尖人才，該校連續多年獲得世界電腦競賽的冠軍。
莫斯科電子學院作為一所高科技院校，屬於俄羅斯國立研究型大學，自1965年建校以來，以微電子學、資訊科技和電腦工程為特色，擁有一流的現代化實驗室和大批科技人才。
俄羅斯承繼了蘇聯的科技和教育遺產，擁有豐富的人才資源。
2020年3月，中芯國際在向股東釋出的信件中透露：公司在先進制造技術上實作了關鍵性的突破，首款14nm FinFET工藝已經開始批次生產，並計劃加速擴充產能，持續引進客戶。
到了2022年底，中芯國際實作了對14nm N+1工藝（即12nm工藝）的突破。從此，中芯國際的高級制程覆蓋了從12nm到65nm的範圍。
此外，中芯國際的CEO也宣布：「7nm工藝技術的研發已經完成，現正等待EUV光刻機。」
似乎預示著中芯國際即將進入全球芯片代工行業前三的行列！
然而，中芯國際實際上正面臨巨大的挑戰，形勢可以用「四面楚歌」來形容。
首先是受到【瓦森納協定】的限制，無法采購先進的EUV光刻機，這使得公司在7nm工藝上受阻；隨後美國商務部將其列入實體清單，切斷了其獲取美國技術和器材的途徑。
最近，日本宣布將限制對華出口23種半導體器材，荷蘭的ASML也表現出加入所謂的「芯片協定」的意向。
值得註意的是，美國、日本和荷蘭的企業控制了全球91.6%的半導體器材市場，包括EUV、光刻機、蝕刻器材、晶圓清洗機、薄膜沈積器材、熱處理器材、晶圓打磨機、塗膠機、封裝機和測量器材等。
套用材料、ASML、東京電子等半導體器材巨頭在整機、零部件、技術和專利等多方面對中芯國際形成了壓力。
這些壓力不亞於中芯國際創始人張汝京離職時的情況。
因此，中芯國際不得不撤下官網上的14nm晶圓服務，並且停止公布7nm工藝的進展。
盡管有人質疑中芯國際是否還能制造14nm芯片，答案是肯定的，但前提是依靠進口器材。
有觀點認為，光刻機可能被遠端釘選使其無法使用，但這種擔憂過於杞人憂天。
中芯國際購買光刻機時通常包括了維護服務，在WTO的框架下，國際器材供應商也不太可能釘選這些器材。
因此，在現有器材報廢之前，中芯國際仍能夠生產14nm芯片。但在海外供應中斷、國內器材難以替代的特殊時期，中芯國際的營運確實面臨困境。
因此，中芯國際只能保持低調，積蓄力量，盡可能減少美國的關註。
加速自主研發是解決「卡脖子」問題的關鍵。
盡管許多人認為7nm及以下的芯片目前只套用在15%的場景中，但隨著人工智能技術的發展，對先進GPU的需求將會顯著增長，7nm以下工藝的芯片需求預計將快速上升。
此外，隨著芯片技術的進步，特別是台積電的制造技術發展，將有更多芯片過渡到7nm工藝，比如車用芯片和工業級芯片。
由於7nm及以下工藝的芯片制造商不多，且價格高昂，它能帶來更多的利潤，支持芯片研發，助力企業成長，形成良性迴圈。
鑒於這些原因，我們必須盡快實作7nm芯片的國產化。要實作這一目標，突破EUV技術是關鍵。
EUV光刻技術被譽為人類工業的皇冠上的珍珠，涉及多項復雜且先進的技術。到目前為止，全球尚無單一國家能獨立完成EUV光刻機的制造。
目前，EUV技術主要由西方已開發國家掌握，相關技術和專利控制非常嚴格。
國內關於EUV光刻機的技術也在迅速發展，三大核心技術已基本攻克。
關於EUV光源技術：
4月13日，前中科院院長白春禮存取長春光機所，高度評價了他們在EUV光源等技術方面取得的成就，這表明中國的EUV光源技術已有突破，甚至已經制造出了原型機。
關於光學鏡頭：
長春光機所研發的光學鏡片在平整度方面已接近EUV級別，其特殊塗層技術也已突破，器材實作了國產化。
關於雙工作台：
由清華大學和華卓精科共同研發的雙工作台，精度已提高至5nm，僅一步之遙至達到ASML的水平。
攻克這三大核心技術只是萬裏長征的第一步，之後還需進行樣機生產、測試、配套、磨合和量產。從現在開始，至少還需5年時間才能量產7nm芯片。
五年後，是否台積電已經能量產1nm芯片？
我們的國產芯片產業一刻也不能停歇，在「自造與購買」之間不應猶豫，只有全力推進自主研發，才是國產芯片的未來。
寫在最後：
輝達正在協助台積電研發2nm芯片，為台積電的發展再添助力，預計2025年，台積電位於新竹的晶圓廠將首先量產2nm芯片。
如果2nm芯片真能如IBM所預測的那樣，實作智能電話每四天只需充電一次，那麽台積電、蘋果、高通將再次在市場上形成壟斷。
隨著越來越多的芯片采用7nm及以下的高級工藝，國產的14nm芯片可能會面臨市場銷售困難的窘境。
因此，我們必須加速自主研發，支持國產品牌，這已是迫在眉睫的任務。
