芯片的重要性显而易见，无芯片无智能。我们的手机、电脑、家用电器、汽车乃至火车、飞机都将停摆。总结一句话就是：「没有芯片，世界就会退回到蒸汽时代」。
因此，芯片的设计、生产，特别是光刻机的开发，已成为战略争夺的焦点。
一直在该领域默默无闻的俄罗斯最近宣布：正在开发首套半导体光刻机，该设备能够采用7nm工艺生产芯片，预计将在2028年开始全面生产。
那么，俄罗斯的光刻机技术真的有那么先进吗？
光刻机到底有多难制造？
光刻机也被称作曝光机，它是生产大规模集成电路的核心设备，能将电路图案暂时「转印」到涂有光刻胶的硅片上。
简而言之，光刻机就像是一台相机，光刻机使用紫外光来制造芯片，而相机则用自然光来曝光胶片。不过不同的是，洗照片是将底片放大，而制造芯片则是将底片缩小。
制造芯片的过程比拍照要困难得多。
例如：
如果你在A4纸上绘制电路图，可能会觉得很简单；
如果要在邮票大小的纸上绘制，难度就会增加；
如果在一粒米上雕刻呢？大多数人几乎无法完成；
如果这粒米还在行驶的汽车上，即便是雕刻大师也可能束手无策。
因此，芯片生产一直被认为是人类历史上最精密的雕刻工作，而光刻机就是这项工作的工具。
目前市场上最先进的是EUV光刻机，制造这种设备到底有多难呢？
光源：
EUV光刻机使用的是极紫外线，这种光线极难制造。
1、生成「种子光」。通过30KW的高能CO2激光器发出的激光，频率达到50,000次/秒，温度可高达220,000℃，需要两束光线，且这两束光线必须具有相同的光学特性。
2、产生「极紫外光」。种子光击中下落的锡滴，第一束激光使锡滴形成特定形状，第二束激光穿过锡滴，产生13.5nm的极紫外光。
3、聚焦「极紫外光」。极紫外光通过多层镜片聚焦到一点上，形成能够雕刻芯片的光源。
镜片：
EUV光刻机对镜片的平整度有极高的要求，在30cm范围内的起伏不得超过0.3nm。
这是什么概念呢？相当于京沪高铁的平整度不超过1毫米。如果一束手电筒的光线能投射到月球上，误差不会超过一枚硬币。
为何要求如此严格呢？因为一台光刻机有上百个镜片，总重量达到一吨多，任何细小的误差都可能导致巨大的制造错误。
如此高精度的镜片目前只有德国蔡司公司能够制造。
此外，EUV光刻机还包含精密的轴承、电子设备等超过10万个部件，螺栓达4万多个，线路超过3000条，软管长达2公里。
一台光刻机的重量超过180吨，需要十几辆卡车运输，抵达工厂后，还需专业技术人员花费数月时间进行安装调试。
极紫外线路径必须是真空，整个光刻机还必须放置在无尘环境中。
从这些可以看出，制造EUV光刻机的难度确实非常高。
俄罗斯赌注X射线光刻机
由于经济原因，俄罗斯在科技领域的发展一直较为缓慢，虽然宣称为世界第二强国，实际上很大程度上是依赖苏联遗留下来的基础和核三位一体打击能力。
全球芯片企业中也看不到俄罗斯公司的身影，国内至少还有华为海思、中芯国际、紫光展锐和长江存储等名企。
俄罗斯最强的芯片企业是米克朗公司。
米克朗的前身为苏联的一个电子研究院，是俄罗斯最大的芯片研发和制造公司，出口占俄罗斯微电子产品市场的50%。
2006年，米克朗从欧洲半导体巨头意法半导体获得技术转让，从此具备了生产0.18μm芯片的能力。
在2008年和2009年，米克朗分别实现了130nm和90nm工艺，并在2016年达到了65nm工艺。目前，米克朗是俄罗斯唯一能够量产65nm工艺芯片的本土企业。
尽管在本土市场米克朗表现强劲，但其在全球芯片市场的份额非常小，不足全球总量的1%，因此在国际上其实力并不突出。
米克朗的情况在某种程度上也反映出俄罗斯在光刻机研发方面的困境。
俄罗斯投注X射线光刻机
根据俄罗斯媒体报道，俄罗斯计划投资6.7亿卢布（约合7800万人民币），研发当前全球最先进的X射线光刻机，希望其性能能超过ASML的EUV光刻机。
不管资金是否充足，X射线雕刻芯片的想法听起来还是前所未有的。但这样也有一个优点：无需担心专利问题。
实际上，美国、欧洲和中国都曾研究过X射线光刻机，并且已经取得了研发成功。但由于效率过低，无法实现大规模生产，最终放弃了这种技术。
X射线的频率非常高，最高可达300EHz，波长通常在0.01nm到10nm之间，远短于极紫外线（13.5nm）的波长。
理论上，X射线光刻技术具备制造更细微工艺的芯片的潜力，能够达到EUV光刻机的性能水平。
经过多年努力，俄罗斯科学院在无掩膜光刻技术上取得了显著进展，这种方法相较于传统光刻技术更为简便，有可能开辟新的研发方向。
俄罗斯还成功研发了同步加速器和先进的离子源，这使得俄罗斯媒体对未来几年内突破7nm工艺技术充满了信心。
俄罗斯是否能在光刻机研发上取得成功? 光刻机的研发不仅需要巨额资金，还需要高质量的人力支持。
所谓的人力，并非单指人数多少，而是指人才的素质和能力。
尽管俄罗斯的总人口仅为1.46亿，与其庞大的国土面积相比似乎并不多，但俄罗斯从不缺乏高素质人才。
在俄罗斯，人才密度异常高，平均每1000名工作者中就有14名是科学家，这一成就得益于俄罗斯深厚的教育传统和苏联时期的教育遗产。
俄罗斯高度重视国民教育，学生的教育经费由国家全额资助，促使更多人投身于科学研究和学术追求。
在数学和物理学领域，莫斯科大学已经赢得了16项国际知名奖项，包括10项诺贝尔奖。
新西伯利亚大学培养出了许多受到华为和谷歌争相聘请的顶尖人才，该校连续多年获得世界计算机竞赛的冠军。
莫斯科电子学院作为一所高科技院校，属于俄罗斯国立研究型大学，自1965年建校以来，以微电子学、信息技术和计算机工程为特色，拥有一流的现代化实验室和大批科技人才。
俄罗斯承继了苏联的科技和教育遗产，拥有丰富的人才资源。
2020年3月，中芯国际在向股东发布的信件中透露：公司在先进制造技术上实现了关键性的突破，首款14nm FinFET工艺已经开始批量生产，并计划加速扩充产能，持续引进客户。
到了2022年底，中芯国际实现了对14nm N+1工艺（即12nm工艺）的突破。从此，中芯国际的高级制程覆盖了从12nm到65nm的范围。
此外，中芯国际的CEO也宣布：「7nm工艺技术的研发已经完成，现正等待EUV光刻机。」
似乎预示着中芯国际即将进入全球芯片代工行业前三的行列！
然而，中芯国际实际上正面临巨大的挑战，形势可以用「四面楚歌」来形容。
首先是受到【瓦森纳协定】的限制，无法采购先进的EUV光刻机，这使得公司在7nm工艺上受阻；随后美国商务部将其列入实体清单，切断了其获取美国技术和设备的途径。
最近，日本宣布将限制对华出口23种半导体设备，荷兰的ASML也表现出加入所谓的「芯片协议」的意向。
值得注意的是，美国、日本和荷兰的企业控制了全球91.6%的半导体设备市场，包括EUV、光刻机、蚀刻设备、晶圆清洗机、薄膜沉积设备、热处理设备、晶圆打磨机、涂胶机、封装机和测量设备等。
应用材料、ASML、东京电子等半导体设备巨头在整机、零部件、技术和专利等多方面对中芯国际形成了压力。
这些压力不亚于中芯国际创始人张汝京离职时的情况。
因此，中芯国际不得不撤下官网上的14nm晶圆服务，并且停止公布7nm工艺的进展。
尽管有人质疑中芯国际是否还能制造14nm芯片，答案是肯定的，但前提是依靠进口设备。
有观点认为，光刻机可能被远程锁定使其无法使用，但这种担忧过于杞人忧天。
中芯国际购买光刻机时通常包括了维护服务，在WTO的框架下，国际设备供应商也不太可能锁定这些设备。
因此，在现有设备报废之前，中芯国际仍能够生产14nm芯片。但在海外供应中断、国内设备难以替代的特殊时期，中芯国际的运营确实面临困境。
因此，中芯国际只能保持低调，积蓄力量，尽可能减少美国的关注。
加速自主研发是解决「卡脖子」问题的关键。
尽管许多人认为7nm及以下的芯片目前只应用在15%的场景中，但随着人工智能技术的发展，对先进GPU的需求将会显著增长，7nm以下工艺的芯片需求预计将快速上升。
此外，随着芯片技术的进步，特别是台积电的制造技术发展，将有更多芯片过渡到7nm工艺，比如车用芯片和工业级芯片。
由于7nm及以下工艺的芯片制造商不多，且价格高昂，它能带来更多的利润，支持芯片研发，助力企业成长，形成良性循环。
鉴于这些原因，我们必须尽快实现7nm芯片的国产化。要实现这一目标，突破EUV技术是关键。
EUV光刻技术被誉为人类工业的皇冠上的珍珠，涉及多项复杂且先进的技术。到目前为止，全球尚无单一国家能独立完成EUV光刻机的制造。
目前，EUV技术主要由西方发达国家掌握，相关技术和专利控制非常严格。
国内关于EUV光刻机的技术也在迅速发展，三大核心技术已基本攻克。
关于EUV光源技术：
4月13日，前中科院院长白春礼访问长春光机所，高度评价了他们在EUV光源等技术方面取得的成就，这表明我国的EUV光源技术已有突破，甚至已经制造出了原型机。
关于光学镜头：
长春光机所研发的光学镜片在平整度方面已接近EUV级别，其特殊涂层技术也已突破，设备实现了国产化。
关于双工作台：
由清华大学和华卓精科共同研发的双工作台，精度已提高至5nm，仅一步之遥至达到ASML的水平。
攻克这三大核心技术只是万里长征的第一步，之后还需进行样机生产、测试、配套、磨合和量产。从现在开始，至少还需5年时间才能量产7nm芯片。
五年后，是否台积电已经能量产1nm芯片？
我们的国产芯片产业一刻也不能停歇，在「自造与购买」之间不应犹豫，只有全力推进自主研发，才是国产芯片的未来。
写在最后：
英伟达正在协助台积电研发2nm芯片，为台积电的发展再添助力，预计2025年，台积电位于新竹的晶圆厂将首先量产2nm芯片。
如果2nm芯片真能如IBM所预测的那样，实现智能手机每四天只需充电一次，那么台积电、苹果、高通将再次在市场上形成垄断。
随着越来越多的芯片采用7nm及以下的高级工艺，国产的14nm芯片可能会面临市场销售困难的窘境。
因此，我们必须加速自主研发，支持国产品牌，这已是迫在眉睫的任务。
