俄羅斯制定半導體發展計劃:“逆向工程”抄近路 目標2030年量產28nm

4月18日消息,根據外媒《tomshardware》的報導,在俄烏衝突爆發之後,而受到西方國家的聯合制裁,俄羅斯已無法從相關供海外應商處取得所需的芯片,同時其國內的晶圓製造也受到了制裁的影響。因此,俄羅斯正在制定投資計劃,以重振陷入困境的半導體製造業。目標是在2022年底前量產90nm製程,2030年底量產28nm製程。

報導指出,俄羅斯政府已經規劃了新的微電子產業發展計劃的初步版本,預計到2030年將投資約3.19兆盧布(約384.3億美元),用於開發半導體製造技術、芯片設計、數據中心基礎設施開發、以及相關半導體人才培育、芯片解決方案的銷售等。

其中,在半導體製造技術方面,俄羅斯計劃投入4200 億盧布(約52 億美元) 用於新的製造技術及後續的提升。短期目標之一,是在2022 年底前達成以90nm製程來提高芯片的產量。到2024年,所有數碼產品都能在俄羅斯國內生產。另一個更長期的目標,則是到2030 年建立基於28nm製程工藝節點的芯片製造。相比之下,台積電在2011年就實現了28nm工藝的量產。

此外,該計劃中的另一部分的目標是培養俄羅斯國內的半導體人才和發展芯片設計產業。

據報道,俄羅斯的半導體計劃,預計將於2022 年4月22日確定,然後送交俄羅斯總理正式進行批准。

俄羅斯半導體產業的困境

資料顯示,過去俄羅斯在軟件和高科技服務方面相當成功,不過,在芯片設計和製造方面則相對落後。特別是在芯片製造方面,由於美國方面的技術限制,過去俄羅斯僅能製造老舊的成熟製程芯片。

資料顯示,俄羅斯主要集成電路製造商為兩家:Микрон(Mikron)和Ангстрем公司。

其中,Mikron是俄羅斯最大的微電子造商和出口商,只能提供65-250nm製程工藝的生產能力。資料顯示,Mikron出口額佔據了俄羅斯 50% 以上的微電子產品出口額。Mikron曾在2015年實現65nm製程量產後,計劃新建12英寸晶圓廠及28nm新生產線,但是需要採購的半導體設備遭到了美國的限制。Ангстрем(2019年破產重組)也只有一座8英寸晶圓廠,能提供90-250納米製程工藝。主要提供軍用、航天和工業領域產品。這也使得俄羅斯對於芯片的需求主要依賴於進口。

根據聯合國商品貿易(United Nations Comtrade)資料庫數據顯示,2020 年俄羅斯進口了4.4 億美元半導體設備和12.5 億美元的芯片。

根據此前Protocol基於俄羅斯海關進口數據的統計分析顯示,俄羅斯很大一部分進口芯片是用於工業設備以及開關和電機控制等物品的模擬半導體,主要來源於德國、中國、美國、中國香港、芬蘭、日本、立陶宛、法國、拉脫維亞和英國。需要指出的是,這其中一些來源可能只是中轉地。

而俄羅斯的前十大芯片供應商則分別為英飛凌、Integra、三菱集團、Semikron、ABB、FUJI、Ampleon、安森美、意法半導體、Vishay。

俄羅斯制定半導體發展計劃:“逆向工程”抄近路 目標2030年量產28nm

△2017年至2021年7月俄羅斯的前十大芯片供應商。圖片來源:Protocol

繼今年2月下旬,隨着俄烏衝突的爆發,美國商務部宣布對俄羅斯進行制裁,禁運了包括半導體、計算機、電信、信息安全設備、激光器和傳感器等技術及產品。隨後,歐盟、日本、中國台灣等地區相繼跟進了針對俄羅斯的制裁。這也使得俄羅斯採購這些國家和地區的芯片受到了限制,同時俄羅斯本國設計的芯片的委外代工也同樣受到了限制。

今年3月31日,美國財政部還宣布了對俄羅斯科技和網絡相關的實體與個人實施制裁,其中就包括了俄羅斯最大芯片製造商Mikron。這也進一步打擊了俄羅斯本土的芯片製造能力。

一個值得注意的消息是,此前一直由Mikron負責生產的俄羅斯國家支付卡系統(也稱為 Mir)所需的Mir芯片似乎也受到了影響。俄羅斯開始考慮轉向中國採購可用於Mir支付卡的芯片供應商。

而為了解決目前所面臨的困境,俄羅斯也開始積極的打造國產化的半導體產業鏈。

俄羅斯打造國產化半導體產業鏈

根據此前俄羅斯媒體的報道,俄羅斯已啟動了自研光刻機的計劃。莫斯科電子技術學院 (MIET)承接了俄羅斯貿工部開發製造芯片所需的光刻機項目。該項目由俄羅斯政府首期投資6.7億盧布資金(約合5100萬元人民幣),研發的光刻機計劃達到EUV級別,但是其採用的並不是EUV光刻,是基於同步加速器和/或等離子體源的無需掩模的“X射線光刻機”。

X射線光刻機使用的是X射線,波長介於0.01nm到10nm之間,比EUV極紫外光還要短,因此光刻分辨率要高很多。此外,X射線光刻機相比現在的EUV光刻機還有一個優勢,那就是不需要光掩模版,可以直光刻,這也節省了一大筆費用。

需要指出的是,X射線光刻並不是一項新技術,不僅美國、歐洲研究過,中國也有科研機構做了X射線光刻機,此前俄羅斯還曾與ASML合作研究過。雖然X射線光刻機分辨率高、且無需光掩模版,但是其也存在着生產效率低下等問題。這也使得X射線光刻機一直沒有走向市場,只存在於實驗室中。但是對於俄羅斯來說,其本身對於芯片的需求量並不大,再加上被國外封鎖,所以研發X射線光刻機還是有意義的。

當然,光刻機只是半導體製造當中的關鍵一環,俄羅斯想要打造出國產化的半導體產線並不容易。雖然俄羅斯的半導體計劃包含很多內容,並逐一設定了目標,但到目前為止,即使是中國大陸也尚未實現芯片製造的完全國產化,而俄羅斯的半導體產業基礎與中國大陸還存在着很大的差距。所以,在無法使用美、歐、日等國的技術下,俄羅斯要在2030年實現其目標,存在着非常大的挑戰。當然,這並不意味着沒有實現的可能。因為,俄羅斯準備通過“逆向工程計劃”來抄近路。

在俄羅斯的半導體計劃當中,有着一個重要的部分,那就是在2022 年底前建立一個“外國解決方案”的逆向工程計劃,以實現相關技術快速被俄羅斯掌握。

今年3月,俄羅斯政府修改了法律中關於專利賠償金的規定。根據新的規定,如果專利持有人來自俄羅斯認定的不友好國家和地區,其發明、實用新型或工業設計在未經授權的情況下被使用,則所需支付的賠償金額為生產和銷售商品、完成工作和提供服務的實際收益的0%,即無需為非授權使用專利做出任何賠償。而俄羅斯政府批准的不友好國家和地區名單,包括美國、歐盟成員國、英國、烏克蘭、日本和其他一些國家及地區。

也就是說,在俄羅斯境內的相關企業,在進行芯片設計、半導體設備及材料、電子產品等的研發時,均可以光明正大的對相關不友好國家的對應技術或產品進行逆向工程來破解,無需顧及相關技術專利問題。而這無疑將有助於俄羅斯加快其本國半導體產業鏈的國產化。

強大的軟件設計及破解能力

雖然俄羅斯在芯片設計及製造方面較為薄弱。但是軟件能力方面確是非常強的。

比如全球知名的軟件,卡巴斯基、大蜘蛛、WinRAR、7-zip等,都是由俄羅斯的程序員編寫,並被全球廣泛應用。

在2020年-2021年的歷屆ACM國際大學生程序設計競賽(ICPC)中,俄羅斯代表隊總共拿到了16次冠軍。而為了招攬俄羅斯軟件人才,2012年起,華為就開始了贊助ICPC。

俄羅斯制定半導體發展計劃:通過“逆向工程”抄近路,目標2030年量產28nm-芯智訊

▲ 俄羅斯下諾夫哥羅德國立大學代表隊贏得 2021 年第 44 屆 ICPC 世界總決賽冠軍,捧着冠軍獎盃的Valeria Ryabchikova在獲獎兩個月後,就加入了華為俄羅斯下諾夫哥羅德研究所。

除了在軟件設計方面的能力之外,在軟件破解能力方面,俄羅斯也是全球領先。最早的破解版Windows XP系統就是由俄羅斯黑客完成的。俄羅斯最大的破解網站“RuTracker”也是全球知名。

美國網絡安全技術公司CrowdStrike發布的《2019年全球網絡安全威脅報告》當中,裡面提到了一個名為“突破時間”的概念,指的是入侵者從發起攻擊,到成功獲得系統權限所需的時間。CrowdStrike就曾利用大數據,為各個地區的黑客攻擊速度進行了一次排名。其中,俄羅斯黑客的突破時間為18分49秒,遠遠領先於第二名朝鮮的2小時20分14秒。

俄羅斯制定半導體發展計劃:“逆向工程”抄近路 目標2030年量產28nm

俄羅斯在軟件設計和破解方面的能力,也將為其在半導體領域的“逆向工程”提供強大的助力。

值得一提的是,近年來,俄羅斯也在加快其國內工業軟件的進口替代。為此,俄羅斯成立了工程軟件開發者聯盟,聯合了俄羅斯公司 ASCON、STC“APM”、ADEM、TESIS、EREMEX 和Sigma Technology等。2021年俄羅斯就提出了,到2024年,國家採購中70%的IT軟件應為俄羅斯國產的目標。

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