奇迹会眷顾俄罗斯半导体吗？

尽管俄罗斯的半导体工业在西方的制裁下举步维艰，但在技术上进行突破的信心却似乎更加坚定，只是要完成破冰的目标，还需要更长的时间与投入，还有一些运气的帮助。
作者｜李晓延 校对｜爱集微
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集微网报道 尽管俄罗斯的半导体工业在西方的制裁下举步维艰，但在技术上进行突破的信心却似乎更加坚定。俄罗斯科学院下属应用物理研究所已经放出豪言，要在2028年研制出7nm工艺的光刻机。
在外界看来，要在6年内完成跨越数个世代的想法颇有些天真。可对于面临重压之下的俄罗斯来说，似乎又没有其他选择。在半导体技术已经成为国家硬实力支柱之时，俄罗斯不希望在竞争中永久掉队。

基础薄弱 屡遭重创
在国际半导体市场上，俄罗斯都不能算作一个大买家。有数据指出，俄罗斯在全球PC出货量的占比低于2%，手机和智慧手机出货量占比仅2%，服务器销量占1%，汽车出货量占2%。由于缺乏尖端的制造业，俄罗斯每年消耗的芯片数量甚微。根据SIA的数据，在2021年大约5500亿美元的全球芯片市场中，俄罗斯每年消耗约0.1%，约为5亿美元。
进口少不意味着依赖小，恰恰相反，俄罗斯国内芯片的自给率还不到10%，前两年的芯片短缺和西方制裁都给俄罗斯造成了严重的影响。
俄罗斯所购芯片中的很大一部分是用于工业设备以及开关和电机控制等的模拟芯片。这些散装芯片（loose chip）相对便宜，但采用了成熟工艺，是缺芯潮的主要产品，因此影响了汽车和数百种工业产品的生产。

图 五年内俄罗斯散装芯片进口的总申报价值，不包括内存和处理器（数据来源：protocol）

图 5年内俄罗斯散装芯片的10大供应商 （数据来源：protocol）
芯片自给率低下的直接原因就是俄罗斯国内的半导体产业非常薄弱。Mikron和Angstrem公司是其主要的两家晶圆代工厂，最先进的工艺只有65nm的水平。在设计公司方面，MCST公司和贝加尔湖电子公司(Baikal Electronics)是最知名的两家厂商，主要依赖中国台湾和欧洲的代工厂来生产他们设计的芯片。
苏联曾为实现各区域的均衡发展，将产业布局按照上下游关系分配到各个加盟国。其中，乌克兰是电子信息工业基地，白俄罗斯是半导体工业和微电子工业基地，甚至连东欧的一些小国也布局了电子工厂。当苏联解体时，俄罗斯只继承了一部分的苏联电子遗产。
俄罗斯硕果仅存的两大晶圆厂皆是苏联时期的产物。其中，Mikron公司规模最大，前身为成立于1964年3月的分子电子研究所（NIIME）。在上世纪七十年代，Mikron是苏联第一个开发和制造大规模使用的数字和模拟集成电路的公司。当前，Mikron负责出口俄罗斯50%以上的芯片，并为俄罗斯国家支付卡系统（Mir）生产芯片。该公司的最高工艺水平为65nm，源自于从ST公司获取的多次技术转让。
Angstrem的历史更为悠久，前身同样是前苏联时期的一个研究所NII-336，后重组为精细技术研究所。在苏联解体之前，Mikron、Angstrem以及Integral（如今为白俄罗斯的集成电路和液晶显示器制造商）一起，是苏联集成电路的主要制造商。
2008年时，Angstrem与德国公司Exyte合资在俄罗斯泽列诺格勒建立半导体工厂，能生产130nm工艺的芯片。后期，由于工艺落后和2017年制裁导致的经济困境，Angstrem破产后在2018年被其主要债权人VEB.RF银行接管。
相比于晶圆制造，俄罗斯的芯片设计还有一些亮点。在制裁开始之前，Baikal Electronics已经完成了48 核心服务器处理器 S1000的设计。根据官网公布的数据，S1000与20核英特尔Xeon Gold 6148、AMD 16核Epyc 7351性能相当，也达到了48核海思鲲鹏920的85%效能。
Baikal Electronics之前曾采用MIPS 架构进行设计，近几年来全面转向了Arm架构，包括Baikal-M、Baikal-S、Baikal-L 系列，均是基于Arm架构的芯片。
2021年，Baikal Electronics推出的Baikal-M系列处理器并正式量产出货。这款芯片是采用台积电28 nm制程，8个Cortex-A57 核心，最高运行频率1.5GHz，还整合Mali-T628 MP8 GPU 核心，支援双通道 DDR4-2400，或 DDR3-1600，功耗不超过35W。
另一家老字号的芯片设计公司MCST一直致力于Elbrus处理器的开发，这个系列的处理器也是俄罗斯应用最广泛的国产处理器。2020年，MCST发布了最新的Elbrus-16C，采用第六代VLIW指令集架构打造，由120亿个晶体管组成，设计为16核、2GHz频率，制造工艺是16纳米。
然而，无论Baikal Electronics还是MCST，都将处理器交由台积电代工。由于制裁关上这扇大门，两家公司不得不转向俄罗斯国内生产。俄罗斯国内晶圆厂显然不能同台积电相提并论，所以这也是促使俄罗斯要重振半导体制造业的主要动因。

全力突围 前路漫漫
作为世界大国，俄罗斯怎能不知电子工业的重要性。从2006年开始，俄罗斯政府开始采取各种举措，振兴电子工业。俄罗斯相继出台了多项联邦目标计划，推动电子元器件发展。其中包括《2007～2011年国家技术基础联邦目标计划》、《2007～2012年俄罗斯计划联合体首选方向研究与开发计划》、《2008～2015年电子元器件基础和无线电电子学发展联邦目标计划》以及《2025年前俄罗斯电子工业发展战略》等。
2020年1月22日，俄罗斯政府又发布《俄罗斯联邦2030年前电子工业发展战略》。该战略旨在通过提升科技和人员潜力、优化生产能力、更新设备、开发新的技术和方向、掌握突破性电子工业技术、完善法律框架等，创建有竞争力的电子工业，以满足俄罗斯对现代电子产品的需求。计划提出，到2030年，民用电子产品收入占比不低于87.9%，国产电子产品在国内电子市场收入占比达到59.1%，电子产品出口额达到120.2亿美元。
该战略的头一个方向就是促进技术开发，掌握数字电子产品（处理器、控制器、存储器）、系统软件、电力电子、无线电电子的开发和生产技术，包括微波电子、模拟电子、光电子、光子和微波光子技术。
在受到西方的制裁后，俄罗斯专门对陷入困境的半导体行业制定计划，力争在2030年底开发出28nm制程。
针对这项计划，预计俄罗斯到2030年需要投资约3.19兆卢布（约 384.3亿美元），而透过这笔资金，以用于开发半导体生产技术、芯片设计、数据中心基础设施开发、以及相关半导体人才培育等方面。其中，在半导体生产技术方面，俄罗斯计划花费 4,200 亿卢布（约52亿美元） 用于新的制造技术及其提升。
为了缓解眼下的困境，俄罗斯 VEB.RF国有公司还批准资助 Mikron 70亿卢布，是以Mikron 生产设备为担保的10年期贷款，目的是扩大生产规模。尽管 Mikron 技术落后，但是俄罗斯为数不多的半导体民间企业，相较其他军工复合体企业，Mikron较有机会采用成熟制程生产基本半导体晶片，因应俄罗斯国内需求。
不过，行业人士指出70亿卢布对晶圆制造而言杯水车薪。在提高生产规模的同时，晶圆代工厂还需要开发新技术，否则就会停滞退步。人才短缺问题也同样重要，俄罗斯此类企业薪资并不高，难以留住人才，因此提高薪资也是首要任务之一。
对于2030年达到28nm制程的目标，很多业内人士也视为不太可能完成的任务。国外技术专家Arseniy Brykin指出，建立一个能够生产28nm芯片的工厂本身就是一项非常艰巨的任务。
如果可以获得28nm设备，也许可以在8年内实现量产。但考虑到俄罗斯也无法获得西方生产的半导体设备，因此就要走一整条路，包括生产新材料，对机械工程、光学和激光的巨额投资。
Arseniy Brykin特别强调，从90nm到28nm的过渡“非常雄心勃勃”。
另一位资深业内人士也对集微网表示，俄罗斯要发展半导体前端制程非常困难，因为很难寻找到关键技术的来源，而如果要支持国防工业，也不是花钱就能做到的，且俄罗斯的财务能力也堪忧。
俄罗斯半导体行业有今天的局面，是多种复杂因素共同造成的，而如果想要破冰而出，可能还需要更长的时间与投入。同时，珍贵的机遇窗口也是必不可缺的。


图源｜网络
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