Trung Quốc đã làm được điều từng bị xem là bất khả thi với máy quang khắc DUV, nhưng khoảng cách với ASML vẫn còn rất dài

Sau nhiều năm bị Mỹ và các đồng minh siết chặt quyền tiếp cận thiết bị sản xuất chip tiên tiến, Trung Quốc cuối cùng cũng đạt được một cột mốc mang tính biểu tượng: bắt đầu sản xuất hàng loạt máy quang khắc DUV immersion do chính nước này phát triển. Với Bắc Kinh, đây là bước tiến quan trọng trong hành trình tự chủ bán dẫn. Tuy nhiên, nhìn sâu hơn vào quy mô sản xuất và năng lực kỹ thuật, thành tựu này vẫn còn cách rất xa vị thế mà ASML đã xây dựng trong nhiều thập kỷ.

Khoảng cách còn lớn

Theo Reuters, nhà sản xuất đứng sau dự án là Shanghai Aishengna Electronic Technology Group, doanh nghiệp nhà nước được thành lập năm 2023 với vốn điều lệ khoảng 7 tỷ nhân dân tệ. Công ty này được xây dựng trên nền tảng nguồn lực từ hai đơn vị quan trọng của ngành quang khắc Trung Quốc là Yuliangsheng, startup chuyên phát triển hệ thống phơi sáng DUV immersion, và SMEE, nhà sản xuất thiết bị quang khắc lớn nhất Trung Quốc.

Những chiếc máy DUV immersion đầu tiên dự kiến được chuyển giao cho SMIC, Hua Hong Semiconductor và ChangXin Memory Technologies (CXMT) trong năm nay để đánh giá và kiểm thử trước khi cân nhắc đưa vào dây chuyền sản xuất thực tế. Điều đó đồng nghĩa Trung Quốc mới chỉ vượt qua cột mốc chế tạo được thiết bị, chứ chưa chứng minh được khả năng vận hành ổn định trong môi trường sản xuất chip quy mô lớn.

Quy mô sản xuất cũng phản ánh rõ khoảng cách. Reuters dẫn nguồn tin trong ngành cho biết Trung Quốc chỉ dự kiến hoàn thành khoảng 5 hệ thống DUV immersion trong năm 2026 và đặt mục tiêu nâng lên khoảng 20 máy vào năm 2027. Ngay cả mục tiêu này cũng được nhiều chuyên gia đánh giá là khá tham vọng do nhiều linh kiện quan trọng vẫn phải nhập khẩu, đặc biệt từ Nhật Bản.

Trong khi đó, ASML mỗi năm xuất xưởng khoảng 130 hệ thống DUV. Khoảng cách không chỉ nằm ở số lượng mà còn ở năng lực của cả chuỗi cung ứng. ASML đã xây dựng mạng lưới hàng nghìn nhà cung cấp trên toàn cầu trong hơn ba thập kỷ, giúp hãng duy trì sản lượng lớn, chất lượng đồng đều và hệ thống bảo trì trên phạm vi quốc tế. Đây là điều mà ngành thiết bị bán dẫn Trung Quốc vẫn đang trong giai đoạn gây dựng.

Quan trọng hơn, việc chế tạo được một máy quang khắc chưa đồng nghĩa với việc có thể cạnh tranh với ASML.

Theo phân tích của Tom's Hardware dựa trên báo cáo của Yole Group, quang khắc vẫn là mắt xích yếu nhất trong toàn bộ hệ sinh thái thiết bị bán dẫn của Trung Quốc. Các doanh nghiệp nội địa mới chỉ có thể cung cấp khoảng 18% giá trị của một hệ thống quang khắc hoàn chỉnh. Những thành phần như khung máy, hệ thống điều khiển và một số mô-đun cơ khí đã có thể nội địa hóa, nhưng các công nghệ cốt lõi như hệ thống phơi sáng, quang học chính xác, nguồn laser, hệ thống căn chỉnh và công nghệ overlay vẫn là những lĩnh vực mà Trung Quốc chưa thể làm chủ hoàn toàn.

Ngay cả hiệu năng của máy DUV nội địa cũng vẫn còn là dấu hỏi. Các chuyên gia cho rằng hệ thống này nhiều khả năng mới đạt khả năng xử lý ở mức tiến trình khoảng 28 nm trong một lần phơi sáng. Dù vẫn có thể sản xuất chip 7 nm hoặc thậm chí 5 nm bằng kỹ thuật multipatterning, cách tiếp cận này đòi hỏi phải phơi sáng nhiều lần, khiến thời gian sản xuất kéo dài và chi phí tăng đáng kể.

Bên cạnh đó, những thông số quan trọng nhất vẫn chưa được công bố. Hiện chưa rõ máy của Trung Quốc đạt tốc độ xử lý bao nhiêu wafer mỗi giờ, trong khi các hệ thống DUV cao cấp của ASML có thể xử lý khoảng 330 wafer mỗi giờ. Tương tự, chưa có dữ liệu về độ chính xác khi chồng nhiều lớp mạch bán dẫn lên nhau, chỉ số được gọi là overlay. Với các hệ thống tiên tiến của ASML, overlay chỉ khoảng 2,5 nm, yếu tố quyết định trực tiếp đến tỷ lệ chip đạt chuẩn trên mỗi tấm wafer. Chỉ cần sai lệch tăng thêm vài nanomet, tỷ lệ chip lỗi có thể tăng mạnh, khiến chi phí sản xuất đội lên đáng kể.

Đây cũng là lý do nhiều chuyên gia nhận định việc chế tạo được máy mới chỉ là bước khởi đầu. Một hệ thống quang khắc chỉ thực sự có giá trị khi có thể vận hành liên tục trong nhà máy 24 giờ mỗi ngày, duy trì độ ổn định suốt nhiều năm, đạt năng suất cao và giữ tỷ lệ lỗi ở mức rất thấp. Đó là thành quả mà ASML phải mất hàng chục năm mới xây dựng được.

Dù vậy, sẽ là sai lầm nếu đánh giá thấp ý nghĩa của cột mốc này. Trong bối cảnh Mỹ đang thúc đẩy các biện pháp kiểm soát xuất khẩu ngày càng nghiêm ngặt, bao gồm cả dự luật MATCH có thể mở rộng lệnh cấm sang hoạt động bảo trì các hệ thống DUV đã lắp đặt tại Trung Quốc, việc sở hữu năng lực chế tạo máy quang khắc trong nước mang ý nghĩa chiến lược đối với Bắc Kinh.

Mục tiêu trước mắt của Trung Quốc có lẽ không phải vượt qua ASML trong một sớm một chiều, mà là bảo đảm các nhà máy bán dẫn trong nước vẫn có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi bị cắt hoàn toàn nguồn cung thiết bị từ phương Tây. Trong cuộc đua công nghệ này, việc sản xuất được 5 máy DUV chưa đủ để thay đổi cục diện thị trường bán dẫn toàn cầu, nhưng nó cho thấy Trung Quốc đã bước sang một giai đoạn mới: từ chỗ phụ thuộc gần như hoàn toàn vào công nghệ nước ngoài sang từng bước xây dựng năng lực sản xuất thiết bị cốt lõi của riêng mình.

Đó là một bước tiến đáng kể, nhưng cũng là lời nhắc rằng khoảng cách giữa "chế tạo được" và "cạnh tranh được" trong ngành quang khắc vẫn còn rất xa.

*Nguồn: Reuters, Tom’s Hardware

Lâm Mộc