芯片从中国进口,造不出一流光刻机,俄罗斯不怕被"卡脖子"吗?

现如今,中国、美国、德国等众多大国都在为光刻机和芯片技术默默蓄力,但同样是大国的俄罗斯却看不出在这方面发展的打算,难道俄罗斯的光刻机、芯片技术已经到了领先世界的地步吗?答案没有那么简单

芯片从中国进口,造不出一流光刻机,俄罗斯不怕被

(一)芯片到底是什么

首先芯片是一种被广泛应用在电子产品上的元件。我们通过仔细观察可以发现,常见的芯片上都有着密密麻麻的电路线条,而这些线条就是由光刻机完成的。光刻机的原理和我们熟知的胶片摄影非常相似。胶片摄影是通过把光线从镜头投射到胶卷上来记录图像,光刻机的工作原理也是这样。芯片表面的基片上附有一层特殊的物质——光刻胶薄膜,当光源通过一定方式照射到薄膜时,就会发生光刻胶化学反应,所以我们可以通过控制光源来得到想要的电路线条,然后再将多余的部分溶解掉,就得到了芯片上纵横交错的电路图案。而光刻作为芯片制作的重要一环,光刻机的精度好坏直接决定了芯片的质量。

芯片从中国进口,造不出一流光刻机,俄罗斯不怕被

(二)俄罗斯的芯片强大吗?

那俄罗斯的芯片技术发展到了什么程度呢?这个问题的答案还和苏联有关,上世纪的苏联为了在冷战中占据更大优势,大力发展核弹等非常规武器,而此时在材料上有着电子管和晶体管两种选择。电子管抗辐射干扰强,可以满足核战的需要,军事实用性强,是理想的军用元件,因此苏联在电子管和晶体管之间选择了以电子管为主的道路。但电子管本身能耗大,成本高,个头也很笨重,在军事上使用还算可行,如果想要大规模地民用就不现实了。相同的性能晶体管占地面积还不到巴掌大小,而电子管却有一个小冰箱那么大,谁想抱着这样又大又沉的东西去工作学习呢?

芯片从中国进口,造不出一流光刻机,俄罗斯不怕被

因此六十年代开始,苏联也意识到了这个问题,开始着手调整发展方向,将发展重心转移到晶体管上来。但由于错过了最佳的发展时间,而且又面临着社会主义国家被资本主义封锁的困境,苏联的晶体管发展异常艰难。到了二十世纪七十年代,美国已经占据世界晶体市场的60%,而苏联还处在起步阶段。苏联解体后,尽管俄罗斯继承了苏联的大部分军事和经济力量,但信息工业这方面却是例外。由于苏联实施计划经济体制,在产业布局上采取了按照产业的上下游分区的模式,电子信息工业基地建设在乌克兰,而半导体工业和微电子工业基地则主要分布在白俄罗斯,为了维持加盟国之间的联系,苏联甚至在一些东欧小国也布局了电子工厂,这样一来,苏联解体后俄罗斯能继承的电子工业并不多。所以虽然俄罗斯不担心光刻机和芯片技术,却不是俄罗斯在这方面技术强的原因,恰恰相反,俄罗斯的芯片发展并不好,甚至可以说是落后于很多科技大国,如今卡在光刻机和芯片上也就在意料之中了。

芯片从中国进口,造不出一流光刻机,俄罗斯不怕被

(三)自主研发芯片、光刻机有多难

光刻机和芯片的制造说起来容易,实际做起来难度却很高。尤其是光刻机更是被称为"人类科技的巅峰",一台光刻机上有超过十万个零件,并且其中多数都是技术含量高的配件,对于很多发展中国家来说,就算举全国之力也不一定能做得出来,而且即使做出来也达不到制作芯片的要求,更不用说利用光刻机来研发更高级的芯片了。目前世界上最先进的光刻机是由荷兰ASML公司生产的EUV顶级光刻机。它已经达到了7nm(纳米)工艺,也是全球唯一一个达到7nm(纳米)精度还能量产的光刻机。而我国在同时期能够稳定投入市场的光刻机是90nm(纳米),两者差了十倍之多。为了能够更好地自主研发芯片,早在2018年4月我国就以1.2亿美元的价格向ASML公司订购了一台EUV光刻机。

俄罗斯也采取了类似的方法来解决这个问题,但与我国不同的是,俄罗斯并不是进口光刻机,而是直接进口芯片,从根源上回避了光刻机技术不足的难题。据统计,俄罗斯近九成的芯片都依赖进口,而这些进口的芯片主要由中国和法国提供。那俄罗斯这么多芯片都依赖进口,就不担心被某些不怀好意的国家制裁吗?这一点其实不必担心。因为俄罗斯进口的芯片都是民用芯片,而军用芯片这么关键的东西当然还是要自己生产。虽然俄罗斯晶体制造技术并不先进,但它的电子管技术却名列前茅,并且因为电子管技术比晶体技术的稳定性更强的原因,俄罗斯凭借着原有的电子管基础,利用模拟电路技术用晶体震荡器代替传统意义上的芯片,通过扬长避短来达到军事应用的目的,所以俄罗斯现有的技术已经可以制造大多数武器,就算有不能满足的地方也可以用其他方式解决,俄罗斯的S-300、S-400、S-500防空导弹就是最好的证明。

芯片从中国进口,造不出一流光刻机,俄罗斯不怕被

除此之外,其实俄罗斯原有的芯片技术已经可以满足军事上的需求。我在查询资料时才了解到,很多威力巨大的武器上用的芯片性能还没有我们手机里的芯片性能高。这听起来很不可思议,但其实也在情理之中。军用芯片最主要的任务是控制武器的状态并及时地把数据传输回去,进行基本的通讯功能和定位,这些都算不上什么高难度的要求,最重要的是要保证芯片稳定可靠,就算电子管的体积大一些也不影响正常使用。但是民用芯片不同,现在的民用芯片都要求精细化、微型化,以手机为例,既要储存量高计算性能强,又要体积小,所以很多手机芯片的计算性能都要比武器上装备得高。尽管在军用芯片上俄罗斯并没有受到制裁,但是在民用芯片上俄罗斯确实受到了很多限制。事实上,俄罗斯的民用芯片进口受限也不是一天两天的事情,从上世纪九十年代到现在,美国一直在限制俄罗斯进口芯片,但这种限制不足以使俄罗斯陷入全面封锁的状态。而且从经济的角度来看,美国的封锁政策受害最深的并不是进口国俄罗斯,而是那些原来提供芯片的国家,对于俄罗斯的打击没有我们想象中那么大。

芯片从中国进口,造不出一流光刻机,俄罗斯不怕被

其实俄罗斯也不是没有想过摆脱对民用芯片的进口依赖,真正做到自给自足,但一旦开始自主研发芯片就必须要有配套的光刻机。前面我们提到了ASML公司的EUV光刻机是世界上最先进的光刻机,但它并不是一个国家的成果,而是来自全球5000多家公司的结晶,每一项零件都几乎代表了这个行业的最高水准,比如德国蔡司(Zeiss)的镜片,美国西盟(Cymer)的光源等,而要想做出ASML的这些优秀配件,要么自己在每一项都发展出行业天花板的水平,要么也像ASML一样聚集起这么多的全球一流公司。而前一种方法需要大量的技术积累和经济投入,从俄罗斯目前的经济状况来看,独立完成全世界几十年才能完成的技术,那样巨大的经济投入是俄罗斯无法承受的。后一种方法则需要大量的渠道,ASML之所以能做到也是因为欧盟和美国的大力支持,对于俄罗斯来说,能够不被美国制裁已经是最好的结果,想要让美国和它合作几乎是痴人说梦,复刻这条道路并不现实。这样看来,既然俄罗斯担心也没用,那老老实实地做终端产品的消费者也是不错的选择。

芯片从中国进口,造不出一流光刻机,俄罗斯不怕被

(四)我国的芯片发展如何

与俄罗斯不同,我国一直在潜心研究属于自己的"中国芯"。从1977年中科院研制出第一台GK-3型半自动光刻机开始,我国的光刻机技术在半个世纪的发展中已经达到了从无到有、从有到优的突破,1980年时,清华大学研制的第四代分布式投影光刻机光刻精度达到了3微米,和同时期国际上的其他光刻机相比差距不大,但自从二十世纪八十年代开始,我国为了经济更快捷地发展,逐渐放弃了对光刻机的进一步研究,和俄罗斯一样大量依赖进口。我们在前面提到过我国在2018年就曾向ASML订购过一台EUV光刻机,但那台机器由于种种原因,至今仍未交货,由于光刻机等核心设备乏力,我国的芯片在很长一段时间内都受制于美国,一直处于被动状态,但也正是因为这些国家对我国的进口限制才让我们认识到,单纯依赖光刻机进口是造不出好芯片的,要想挺直腰杆说话,该有的高难度设备我们必须要有!尽管我们现有的光刻机技术还和ASML有着很大差距,但我国在光刻机上投入的人力财力也不容忽视,相信在国家的高度重视下,我国的光刻机和芯片技术和世界一流的差距只会越来越小,总有一天"中国芯"也能成为世界一流的代名词!

工业革命4.0已经在全球推进,芯片的影响也越来越大,想要获得更稳健的发展,光刻机和芯片是必须攻克的难题。我国只有不断地自我发展才能更好地应对挑战,如果实在解决不了,不妨学习俄罗斯另辟蹊径,也许能收到意想不到的效果。

芯片从中国进口,造不出一流光刻机,俄罗斯不怕被

展开阅读全文

页面更新:2024-05-01

标签:俄罗斯   芯片   苏联   光刻   电子管   晶体管   美国   晶体   流光   中国   电路   担心   性能   我国   经济   军事   技术   科技

1 2 3 4 5

上滑加载更多 ↓
推荐阅读:
友情链接:
更多:

本站资料均由网友自行发布提供,仅用于学习交流。如有版权问题,请与我联系,QQ:4156828  

© CopyRight 2020-2024 All Rights Reserved. Powered By 71396.com 闽ICP备11008920号-4
闽公网安备35020302034903号

Top