Dư vị đắng và khát trong sự cố Trung Quốc tháo máy quang khắc để copy

Theo bài viết của Brandon J. Weichert đăng trên The National Interest, các kỹ sư Trung Quốc được cho là đã tháo rời một máy quang khắc DUV (deep-ultraviolet) của ASML, cố gắng tìm hiểu cấu trúc bên trong nhằm “sao chép ngược” (reverse-engineering).

Sự cố “mổ xẻ” máy ASML

Theo Weichert, các kỹ thuật viên Trung Quốc không chỉ muốn tìm cách tái sản xuất một bản sao nguyên xi, mà là để hiểu nguyên lý vận hành và từ đó từng bước phát triển máy nội địa tiên tiến hơn. Nhưng khi họ tự lắp ráp lại, sai sót xuất hiện: máy bị hỏng, hiệu chuẩn quang lệch, và các kỹ sư ASML sau khi đến kiểm tra nhận ra rõ ràng máy đã bị tháo ra và lắp lại một cách nghiệp dư.

Động thái này không chỉ cho thấy mức độ liều lĩnh của phía Trung Quốc, mà còn phản ánh áp lực cực cao trong việc giành lợi thế công nghệ trong bối cảnh những hạn chế ngày càng gắt gao.

Báo chí quốc tế như Asia Times cũng tường thuật lại rằng sau sự cố, ASML cử kỹ thuật viên sang Trung Quốc để khắc phục tình trạng hỏng hóc, xác minh rõ ràng rằng nguyên nhân là do quá trình tháo lắp sai cách.

Tại sao máy quang khắc DUV lại khó “mổ xẻ” đến vậy?

Câu trả lời nằm ở bản chất cực kỳ phức tạp của máy quang khắc — đây không phải một chiếc máy công nghiệp bình thường, mà là một hệ thống tích hợp quang, cơ, cảm biến và phần mềm điều khiển với độ chính xác cao đến kinh ngạc.

Trước hết, các hệ thống DUV hiện đại sử dụng tia laser ArF (argon fluoride) với bước sóng khoảng 193 nm, kết hợp với thấu kính “ngập nước” (immersion) để tăng độ phân giải.

Việc giữ cho tia sáng hội tụ thật chính xác, không bị lệch, đòi hỏi căn chỉnh quang học ở mức nanomet hoặc thậm chí nhỏ hơn. Một sai lệch dù rất nhỏ cũng có thể gây ra lỗi dây chuyền và làm toàn bộ hệ thống mất cân bằng.

Thứ hai, cơ cấu di chuyển wafer bên dưới thấu kính — bệ (stage) — di chuyển với tốc độ cao và độ chính xác cực kỳ cao (theo các báo cáo, có thể xử lý vài trăm wafer mỗi giờ) mà không làm lệch vị trí, là điều vô cùng khó khăn. Khi tháo máy ra, việc lắp lại nếu không được căn chỉnh như bản gốc sẽ khiến bệ chuyển động lệch, sai số lớn, và có thể làm hỏng cấu trúc quang.

Thứ ba là hiệu chuẩn vòng kín (closed-loop calibration) giữa các thành phần quan trọng: quang học, cảm biến và cơ điện tử. Khi tháo rời, rất dễ xảy ra nhiễm bẩn bởi các hạt li ti, drift (trôi) của interferometer hoặc mất các điểm tham chiếu quang học. Để khôi phục lại trạng thái ban đầu, người ta cần đến các khóa phần mềm độc quyền, quy trình đặc biệt và dữ liệu hiệu chuẩn mà chỉ nhà sản xuất gốc như ASML mới nắm giữ.

Cuối cùng, không thể bỏ qua phần mềm quản lý và điều khiển: máy quang khắc là một mạng lưới phức tạp gồm hàng triệu dòng code, thuật toán bù rung động, giám sát nhiệt độ, áp suất, va chạm, vận hành bệ wafer… Tất cả những điều này tạo nên “linh hồn” của máy – nếu chỉ sao chép phần cứng mà không có phần mềm, máy sẽ khó hoạt động hoặc hoạt động rất kém; nếu sai lệch phần mềm, toàn bộ quá trình sản xuất wafer có thể trở thành vô ích.

Do vậy, việc tháo một máy DUV không phải đơn giản là mở hộp và nhìn bên trong – việc tái lắp, căn chỉnh và đưa máy về trạng thái hoạt động là một nhiệm vụ mà ngay cả đội ngũ kỹ thuật cao cấp của ASML cũng phải thực hiện với quy trình nghiêm ngặt.

Tại sao Trung Quốc liều lĩnh bung máy?

Vậy lý do nào khiến Trung Quốc chấp nhận rủi ro cao như vậy? Câu trả lời nằm ở bối cảnh chiến lược công nghệ và địa chính trị sâu rộng.

Trước hết, Trung Quốc đang bị hạn chế mạnh mẽ trong tiếp cận các máy quang khắc tiên tiến do các lệnh kiểm soát xuất khẩu từ Mỹ và đồng minh. Từ năm 2019, Mỹ đã ngăn ASML bán máy EUV (cực tím cực sâu) cho Trung Quốc, công nghệ duy nhất có khả năng sản xuất chip 5 nm, 3 nm trở xuống.

Sau đó, các biện pháp siết chặt hơn cũng đến với dòng DUV cao cấp: nhiều mẫu DUV immersion quan trọng cũng thuộc diện kiểm soát xuất khẩu hoặc yêu cầu giấy phép.

Nhà máy ASML khi chuyển giao dịch vụ bảo trì, kỹ thuật cũng gặp rào cản do các công ty Mỹ liên quan trong chuỗi cung ứng, khiến khả năng nâng cấp hoặc sửa chữa thiết bị trở nên khó khăn hơn.

Trong hoàn cảnh này, việc tháo rời máy DUV cũ để tìm đường học hỏi cấu trúc bên trong trở thành một chiến lược vô cùng hấp dẫn: không phải để chỉ copy máy cũ mà là để tiếp cận kiến thức sâu – để từ đó phát triển máy quang khắc nội địa thế hệ mới. Nếu thành công, Trung Quốc có thể giảm sự phụ thuộc vào ASML, phá vỡ tường rào công nghệ, và tự chủ hơn trong ngành chip.

Hơn nữa, nhu cầu chip nội địa ở Trung Quốc rất lớn: các công ty như SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation) vẫn đang sản xuất các node như 14 nm, 7 nm — chậm hơn nhiều so với các đối thủ như TSMC nhưng đang nỗ lực để bắt kịp.

Nếu Trung Quốc có thể làm chủ công nghệ lithography, họ không chỉ cải thiện năng lực sản xuất chip mà còn có thể dùng chip do mình làm để nuôi chiến lược AI, giám sát, quốc phòng – tất cả đều là những ưu tiên lớn của Bắc Kinh hiện nay.

Đây không chỉ là chuyện công nghệ, mà là vấn đề an ninh quốc gia và địa chính trị: máy quang khắc là "công nghệ lõi" của sản xuất chip cao cấp mà ai kiểm soát nó, người đó sẽ có lợi thế lớn trong chuỗi giá trị toàn cầu. Nỗi ám ảnh rằng nếu không nắm được công nghệ này, Trung Quốc sẽ bị kiềm chế trong các mảng chiến lược như AI, vũ khí dẫn đường, điện toán cao hiệu suất… khiến họ sẵn sàng chấp nhận rủi ro kỹ thuật cao.

Cuối cùng, việc các kỹ sư Trung Quốc liều lĩnh thiết kế ngược máy ASML còn phản ánh tâm lý công nghệ quốc gia: khát vọng “tự chủ”, muốn chinh phục đỉnh cao công nghệ thay vì mãi là người theo sau. Việc mổ xẻ và thậm chí làm hỏng một cỗ máy triệu đô như vậy không chỉ là thất bại kỹ thuật — nó là thông điệp: Trung Quốc không từ bỏ cuộc đua, sẵn sàng làm bất chấp để đạt được mục đích.

Cảnh báo và ý nghĩa chiến lược

Sự cố “máy hỏng cần ASML sửa” cũng phản ánh rằng Trung Quốc vẫn còn cách rất xa khả năng làm chủ hoàn toàn công nghệ quang khắc cao cấp. Nhà phân tích Brandon Weichert bình luận rằng việc reverse-engineering lithography machines “không đơn giản như sao chép hầu hết các thiết kế công nghiệp” — nếu không hiểu tính phức tạp và độ tinh vi, người ta dễ gây hỏng hóc thay vì học được điều gì đó có giá trị.

Một số nhà quan sát Trung Quốc cũng thừa nhận khó khăn này. Theo bài báo của Asia Times, các chuyên gia Trung Quốc cho biết sau khi tháo máy, họ phải đối mặt với bụi nhiễm, drift interferometer và mất các điểm tham chiếu quan trọng – những vấn đề chỉ có nhà sản xuất gốc mới có phần mềm, khóa hiệu chuẩn và quy trình để xử lý.

Đồng thời, việc phá vỡ một máy DUV như vậy cũng tiềm ẩn rủi ro lớn về bảo mật: ASML có thể truy vết các dấu vết can thiệp, ghi log lỗi, và biết được máy đã bị mổ xẻ. Điều này đặt ra câu hỏi về tính minh bạch của phương pháp reverse-engineering, và liệu việc tháo dỡ như vậy có thực sự mang lại nhiều kiến thức chiến lược hay chỉ là hành động ngông cuồng liều lĩnh.

Dù thất bại trong đường tắt là “mổ xẻ” thiết bị của ASML, Trung Quốc đang thực hiện đồng thời nhiều cách khác để "hướng về thành Rome". Theo các nguồn trong nước, Trung Quốc đã và đang đầu tư rất mạnh vào chuỗi quang khắc nội địa: các công ty như SMEE, SiCarrier, Yuliangsheng đang phát triển các linh kiện quan trọng như thấu kính, laser, cơ cấu chuyển động, cảm biến hiệu chuẩn.

Còn phương Tây — đặc biệt Hà Lan và Mỹ — có lý do để cảnh giác: việc kiểm soát xuất khẩu thiết bị quang khắc không chỉ là biện pháp kinh tế, mà còn là vấn đề an ninh quốc gia, vì công nghệ này là “xương sống” của ngành bán dẫn và có thể ảnh hưởng trực tiếp tới năng lực quốc phòng.

Cuộc chiến công nghệ giữa Trung Quốc và phương Tây chưa có điểm dừng. Và câu chuyện “máy ASML bị mổ xẻ” chỉ mới là một lát cắt trong lúc chờ chương mới.

Bùi Tú