Năng lực công nghệ EUV Trung Quốc đang tương đương ASML năm 2004?

Ảnh minh hoạ: ASML

Ông Francois-Xavier Bouvignies, nhà phân tích của UBS, nhận định trong báo cáo gửi khách hàng, song ông cũng dự báo cục diện có thể thay đổi trong 2 - 5 năm tới, khi các công ty Trung Quốc bắt đầu sản xuất hàng loạt hệ thống quang khắc DUV ngâm, đồng thời các nhà sản xuất chip trong nước đưa những thiết bị này vào sản xuất thực tế. 

Trong nhiều năm qua, nỗ lực tự chủ ngành bán dẫn của Trung Quốc tập trung trước hết vào bảo đảm khả năng sản xuất các loại chip phổ thông và chip trên những tiến trình đi sau, bằng cách sử dụng các thiết bị tương đối tiên tiến nhưng chưa phải thế hệ mới nhất của các nhà sản xuất hàng đầu như ASML, KLA và Lam Research.

Nhưng khi khả năng tiếp cận các thiết bị sản xuất chip tiên tiến nhất từ nước ngoài ngày càng bị hạn chế, Trung Quốc buộc phải đẩy mạnh tự phát triển và sản xuất thiết bị bán dẫn nhằm xây dựng chuỗi cung ứng ít phụ thuộc hơn vào các nhà cung cấp phương Tây.

Đến nay, một số doanh nghiệp nước này như ACM Research, AMEC và Naura đã phát triển được các thiết bị ở trình độ cao cho nhiều công đoạn trong quy trình sản xuất bán dẫn, từ lắng đọng, làm sạch, khắc đến oxy hóa và khuếch tán wafer. Những thiết bị này hiện đã được sản xuất hàng loạt và đưa vào sử dụng tại các nhà sản xuất chip Trung Quốc.

Tuy nhiên, đối với quang khắc, Trung Quốc hiện vẫn chưa có doanh nghiệp nào phát triển được hệ thống đủ sức cạnh tranh để chế tạo chip trên các tiến trình tương đối hiện đại và đưa vào sản xuất hàng loạt.

Quang khắc thường được xem là công đoạn đơn lẻ phức tạp và đòi hỏi trình độ công nghệ cao nhất trong toàn bộ quy trình sản xuất chất bán dẫn tiên tiến.

Trước hết, bản thân một hệ thống quang khắc có cấu tạo cực kỳ phức tạp, với hàng chục nghìn linh kiện và bộ phận riêng lẻ. Mỗi thành phần đều phải hoạt động với độ chính xác rất cao để bảo đảm toàn bộ hệ thống vận hành ổn định.

Thứ hai, yêu cầu về độ chính xác khi định vị là đặc biệt cao. Một máy quét in thạch bản hiện đại phải đồng thời đáp ứng hàng loạt yêu cầu khắt khe về độ phân giải, độ chồng lớp, khả năng kiểm soát tiêu cự, độ đồng nhất giữa các máy quét, độ đồng đều kích thước tới hạn (CD) và độ nhám mép đường, cùng nhiều tiêu chí khác.

Cuối cùng, một hệ thống in thạch bản đủ sức cạnh tranh còn phải bảo đảm thời gian hoạt động, mật độ lỗi và năng suất ở mức có thể dự đoán và duy trì ổn định.

Điểm quan trọng là tất cả những yêu cầu này phải được đáp ứng đồng thời mà không thể đánh đổi tiêu chí này lấy tiêu chí khác. Chẳng hạn, một cỗ máy có độ phân giải rất cao và độ đồng đều lý tưởng nhưng chỉ có thể xử lý một wafer mỗi giờ sẽ không thể đáp ứng yêu cầu của sản xuất hàng loạt.

Trong lịch sử ngành công nghiệp bán dẫn, từng có ít nhất mười công ty đã tham gia sản xuất thiết bị in thạch bản. Tuy nhiên, khi công nghệ ngày càng phức tạp, chỉ còn ASML, Canon và Nikon có thể duy trì hoạt động. Trong số này, ASML hiện là nhà sản xuất duy nhất trên thế giới chế tạo được hệ thống quang khắc EUV.

Trong bối cảnh Trung Quốc nỗ lực hình thành một hệ sinh thái bán dẫn tự chủ, từ thiết bị sản xuất, vật liệu cho tới chế tạo chip, Một số doanh nghiệp và tổ chức nước này đang nỗ lực nghiên cứu, phát triển các hệ thống quang khắc.

Tuy nhiên, thực tế cho đến nay, chưa có nhà sản xuất thiết bị in thạch bản nào của Trung Quốc sản xuất được hàng loạt các máy quang khắc DUV ngâm có khả năng chế tạo chip trên tiến trình 45 nm hoặc nhỏ hơn. Dù vậy, một số nhà quan sát đã đưa ra dự báo điều này có thể sẽ thay đổi trong khoảng 2-5 năm tới.