俄罗斯自研1.5nm电子束光刻样机，将晶圆曝光时间从2周缩短至5分钟

编者按：本文综合编译自TechRadar及俄罗斯《消息报》（Izvestia）报道，原标题分别为“Russia challenges chip equipment with technology to cut wafer exposure from two weeks to five minutes”及“Russian startup claims it could produce silicon wafers in five minutes instead of two weeks”。

一家俄罗斯芯片制造项目宣称其开发的多阴极电子束光刻技术可将晶圆曝光时间从1至2周缩短至约5至7分钟。该技术基于一种可同时产生多束电子束的多阴极电子源，开发者称该组件已完成制造和测试。然而，目前仅核心组件获得验证，完整光刻机尚未建成，距商业化仍有相当距离。

多阴极技术原理与优势

该项目的核心技术是一种能够同时产生多束电子束的多阴极电子源。项目主要开发者Evgeny Givargizov表示：“我们已开发出制造多阴极的端到端技术，并在实践中确认了其可操作性。”他补充道，这些电子源阵列的尖端半径仅为1.5至2纳米，属于迄今制造的最尖端的电子源之一。

与许多依赖复杂分束光学系统（含反射镜和光闸）的国外多束系统不同，俄罗斯的设计方案是在一个衬底上直接创建多个独立电子源。开发者认为，这种方案可降低工程复杂性、减少能耗，并降低设备成本。

性能宣称与现状

开发者声称，采用该技术的设备可在约5至7分钟内完成一片硅晶圆的曝光，而传统单束电子束设备完成同样任务需要1至2周。目标工艺范围覆盖从350纳米级别到个位数纳米级别。

（图片来源：Global Look Press/Belkin Alexey）

然而，需要强调的是，目前已开发和测试的多阴极仅为电子束源组件，完整的曝光工具尚未建成。该项目首次在“新时代的强思想”论坛上公开亮相，研究人员在会上介绍了已完成的研究阶段。官方明确表示，目前尚不存在完成整机，仅科学研究阶段已成功结束。

行业专家评价与风险

俄罗斯国家技术倡议微电子专家Sergei Sazonov表示，如果多阴极控制能够在大规模下稳定实现，这是一条有前景的技术路线。但他补充道，在将其用作工业设备之前还需要大量工作。

工程专家Sergei Varnavsky持更为审慎的评估，指出目前以工作形式得到验证的仅限于多阴极组件。他警告称，如果融资延迟，与海外竞争技术的差距反而可能扩大。不过他同时指出，俄罗斯国内市场竞争有限，本地芯片和电路板制造商仍可能产生需求。Varnavsky强调，整体成功将在很大程度上取决于项目后续每个阶段能否获得持续的资金支持。

时间表与技术瓶颈

研发进度仍有很长的路要走。研究人员预计，构建一个完全可工作的原型机大约需要三年时间。研究团队表示，决定当前分辨率的關鍵因素在于光刻胶性能而非电子束本身——这意味着未来分辨率的提升可能仍依赖于材料科学的进步。

全球电子束光刻技术进展与对比

目前，多束电子束光刻（Multi-beam EBL）已成为产业界的主流技术方向。奥地利IMS Nanofabrication自2016年推出多束掩模写入机（MBMW）系列以来，该技术持续成熟并已成为尖端掩模制造的标准方案。2025年，IMS已发布面向2nm及以下节点的MBMW 401工具，以及覆盖成熟节点的MBMW-2000C，束流密度提升至4.2 A/cm²，10nm束斑尺寸进一步提高了分辨率与写场精度。

与此同时，美国Multibeam Corporation正在推进多柱电子束光刻（MEBL） 系统，利用微型化电子柱阵列实现全晶圆级高速、高分辨率无掩模图形化，目标分辨率优于50nm。

中国在EBL领域也正加速追赶。东南大学微纳系统国际创新中心于2026年6月正式投用Crestec CABL-UH110E高分辨率EBL系统，加速电压110keV，最小束斑直径≤2nm，最小书写线宽≤10nm。国内自主研发方面，北京金竟科技推出的Pharos 310商业化产品已可实现小于15nm特征尺寸曝光，但高性能电子源、高精度电子光学镜筒、先进曝光控制系统等核心子系统仍待突破。

电子束光刻的核心矛盾始终是精度与效率之间的权衡。目前，俄罗斯的多阴极方案仍是一个有前景的实验室成果，而非俄罗斯能够挑战ASML、IMEC等成熟芯片设备领导者的证明。其能否在实际曝光工具中验证所宣称的速度优势，并在三年内建成可工作的原型机，仍有待持续观察。若该技术最终得到验证，或将为电子束光刻领域开辟一条不同于多束分束路线的技术新路径。

来源：综合编译自TechRadar、俄罗斯《消息报》及公开资料

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