Tin đồn ASML đưa máy EUV sang Trung Quốc bị chế giễu, hé lộ nút thắt lớn nhất ngành chip

Thiết bị nằm ở trung tâm cuộc tranh luận không phải là một cỗ máy nhỏ gọn cỡ laptop có thể dễ dàng đóng vào thùng hàng và vận chuyển. Mỗi hệ thống EUV (quang khắc cực tím bước sóng siêu ngắn) của ASML nặng khoảng 180 tấn, chứa vô số linh kiện siêu chính xác, được vận chuyển bằng những máy bay chở hàng cỡ lớn và phải trải qua quá trình lắp đặt, hiệu chỉnh cũng như bảo trì cực kỳ phức tạp.

Chính vì vậy, thông tin cho rằng Bộ trưởng Thương mại Mỹ Howard Lutnick lo ngại hệ thống EUV có thể đã lọt vào Trung Quốc đã vấp phải sự hoài nghi, thậm chí bị nhiều chuyên gia trong ngành chế giễu.

Theo tài liệu mà hãng tin Bloomberg tiếp cận được, hiện có 314 hệ thống EUV đang hoạt động trên toàn cầu, 26 đã ngừng sử dụng và không có máy nào ở Trung Quốc.

ASML là hãng duy nhất trên thế giới chế tạo máy EUV và hiện nắm khoảng 90% thị phần thiết bị quang khắc toàn cầu.

Công ty Hà Lan khẳng định dứt khoát rằng không hề xuất khẩu bất kỳ máy EUV nào, cũng như các linh kiện được thiết kế riêng cho EUV, sang Trung Quốc. Tuy nhiên, câu chuyện này lại làm nổi bật một vấn đề nghiêm trọng hơn với ngành bán dẫn Trung Quốc.

Nếu EUV vẫn hoàn toàn nằm ngoài tầm với, còn khả năng tiếp cận các hệ thống DUV (quang khắc bằng tia cực tím bước sóng sâu) tiên tiến nhất cũng ngày càng bị siết chặt, các nhà sản xuất chip Trung Quốc có thể tiến xa đến đâu chỉ bằng thiết bị đời cũ và các giải pháp thay thế?

Đây là câu hỏi rất quan trọng bởi quang khắc chính là một trong những nút thắt lớn nhất với tham vọng bán dẫn của Trung Quốc. Không có các hệ thống tiên tiến nhất của ASML, các hãng sản xuất chip theo hợp đồng Trung Quốc buộc phải đẩy kỹ thuật DUV đa mẫu lên giới hạn cao hơn.

Bên cạnh đó, các nhà sản xuất thiết bị trong nước nỗ lực phát triển máy quang khắc nội địa, còn nhiều doanh nghiệp khác tìm kiếm những hướng đi mới như đóng gói chip tiên tiến, tối ưu hóa ở cấp độ hệ thống và Định luật Mở rộng Tau do Huawei đề xuất.

DUV và EUV khác nhau như thế nào?

DUV và EUV là hai công nghệ quang khắc sử dụng các bước sóng ánh sáng khác nhau.

DUV thường dùng nguồn sáng Krypton Fluoride (KrF) với bước sóng 248 nanomet hoặc Argon Fluoride (ArF) với bước sóng 193 nanomet. Các máy DUV tiên tiến nhất hiện nay là loại ArF immersion, trong đó một lớp chất lỏng được đặt giữa thấu kính và tấm wafer nhằm tăng độ phân giải.

Những hệ thống này vẫn có thể sản xuất chip tiên tiến nếu kết hợp với kỹ thuật đa mẫu, nhưng đổi lại quy trình sản xuất phải trải qua nhiều công đoạn hơn và yêu cầu độ chính xác cao hơn rất nhiều.

Trong khi đó, EUV sử dụng ánh sáng có bước sóng chỉ 13,5 nanomet, ngắn hơn rất nhiều so với DUV. Điều này cho phép các nhà sản xuất chip in được những chi tiết cực nhỏ với ít công đoạn hơn.

Tuy nhiên, máy EUV phức tạp hơn rất nhiều. Nguồn sáng được tạo ra bằng cách bắn các tia laser công suất cực lớn vào những giọt thiếc để tạo plasma. Do ánh sáng EUV bị hấp thụ bởi hầu hết mọi thứ, hệ thống quang học của máy không thể dùng thấu kính thông thường mà phải sử dụng các gương phản xạ siêu chính xác.

Đó cũng là lý do khiến hệ thống EUV rất khó chế tạo, vận chuyển và bảo trì. Một máy quang khắc EUV thực chất không phải là thiết bị đơn lẻ, mà là thành quả của cả một chuỗi cung ứng toàn cầu, bao gồm hệ thống quang học, nguồn sáng, bàn dịch chuyển wafer, cảm biến, phần mềm điều khiển cùng dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật lâu dài.

Trung Quốc đã tiếp cận được những thiết bị quang khắc nào?

Trung Quốc chưa từng nhận được bất kỳ máy EUV nào của ASML.

Trong nhiều năm, các nhà máy sản xuất chip của Trung Quốc vẫn có thể mua các hệ thống DUV từ nước ngoài, gồm cả các máy immersion tiên tiến. Chính những thiết bị này đã trở thành nền tảng cho việc mở rộng sản xuất chip ở các tiến trình trưởng thành và hỗ trợ một phần nỗ lực sản xuất chip logic tiên tiến hơn. Tuy nhiên, cơ hội đó đã thu hẹp lại.

Mỹ đã thúc đẩy Hà Lan và Nhật Bản, nơi có hai hãng Nikon và Canon sản xuất máy DUV, phối hợp chặt chẽ hơn với các quy định kiểm soát xuất khẩu của Washington. Điều này khiến Trung Quốc ngày càng khó nhập khẩu các hệ thống quang khắc tiên tiến nhất cũng như nhận được các dịch vụ hỗ trợ liên quan.

Ngay cả khi một số máy DUV vẫn có thể được bán, những mẫu cao cấp nhất, các gói nâng cấp, linh kiện thay thế và dịch vụ bảo trì đều bị giám sát chặt chẽ hơn trước. Dữ liệu nhập khẩu phản ánh rõ xu hướng này.

Trước đây, Trung Quốc từng nhập khẩu lượng lớn thiết bị quang khắc để phục vụ việc mở rộng công suất sản xuất. Tuy nhiên, theo công ty nghiên cứu và phân tích đầu tư Bernstein, trong 4 tháng đầu năm 2026, kim ngạch nhập khẩu thiết bị quang khắc của Trung Quốc đã giảm 27% so với cùng kỳ năm trước, chủ yếu do nguồn cung bị hạn chế. Riêng trong tháng 4, giá trị nhập khẩu giảm tới 60%, chỉ còn 142 triệu USD, tương đương 5% tổng giá trị nhập khẩu thiết bị chế tạo wafer.

Quang khắc cũng là công đoạn khó có thể thay thế bằng các loại thiết bị khác. Trung Quốc đã đạt được nhiều tiến bộ hơn ở các mảng như khắc, lắng đọng và làm sạch wafer, nhưng quang khắc tiên tiến vẫn là mắt xích khó nội địa hóa nhất trong toàn bộ dây chuyền sản xuất chip.

SMIC đã đẩy giới hạn của DUV như thế nào?

Theo một nguồn tin trong ngành bán dẫn, SMIC - hãng sản xuất chip theo hợp đồng lớn nhất Trung Quốc - là ví dụ tiêu biểu nhất cho chiến lược khắc phục việc thiếu EUV của nước này. Một số công ty khác, gồm cả Shanghai Huali Microelectronics (HLMC), cũng đã thử những hướng đi tương tự nhằm thúc đẩy sản xuất dựa trên DUV.

Không có EUV, SMIC phải dựa vào máy DUV immersion (ngâm) cao cấp kết hợp với kỹ thuật đa mẫu để sản xuất các chip tiệm cận tiến trình 7 nanomet, theo đánh giá của các nhà phân tích và đơn vị chuyên tháo rời sản phẩm.

Đa mẫu là kỹ thuật chia một thiết kế mạch thành nhiều lần chiếu sáng và khắc khác nhau, thay vì chỉ cần một lần như khi sử dụng EUV. Nhờ vậy, các máy DUV đời cũ vẫn có thể tạo ra những cấu trúc cực nhỏ, nhưng quy trình sản xuất trở nên đắt đỏ hơn và khó kiểm soát hơn rất nhiều.

Một báo cáo từ công ty nghiên cứu SemiAnalysis công bố tháng 6, dựa trên việc phân tích chip Huawei Kirin 9030, cho biết một chỉ số trong tiến trình N+3 của SMIC - khoảng cách tối thiểu giữa các đường kim loại chỉ 32,5 nm - thậm chí còn nhỏ hơn khoảng 10% so với công nghệ 18A của Intel.

Tuy nhiên, báo cáo cũng nhấn mạnh rằng đây chỉ là sự so sánh ở một chỉ số riêng lẻ. Mật độ transistor (bóng bán dẫn) của N+3 đạt trình độ tương đương TSMC N6 là nhờ áp dụng cực kỳ quyết liệt kỹ thuật DUV đa mẫu kết hợp với việc tối ưu đồng thời giữa thiết kế chip và quy trình sản xuất, nhưng phải đánh đổi bằng quy trình sản xuất phức tạp hơn, chi phí cao hơn, hiệu quả thấp hơn và khó kiểm soát chất lượng hơn so với việc sử dụng máy EUV.

Điều đó không đồng nghĩa với việc SMIC đã bắt kịp TSMC (Đài Loan), Samsung Electronics (Hàn Quốc) hay Intel (Mỹ) về sản xuất chip. TSMC hiện là hãng sản xuất chip theo hợp đồng lớn nhất thế giới.

Trên thực tế, rất nhiều loại chip có thể được chế tạo nếu chấp nhận đầu tư đủ lớn về kỹ thuật và chi phí. Thế nhưng, sản xuất thương mại còn phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố như tỉ lệ thành phẩm, năng suất sản xuất, duy trì tính ổn định và khả năng lặp lại của quy trình sản xuất, niềm tin của khách hàng.

Ông Leslie Wu, Giám đốc điều hành công ty tư vấn bán dẫn RHCC (Trung Quốc), cho biết kỹ thuật DUV đa mẫu không đơn giản là chiếu ánh sáng lên cùng một tấm wafer nhiều lần. Mỗi lần quang khắc phải được căn chỉnh gần như tuyệt đối với các bước trước và sau đó. Chỉ cần một lớp bị lệch vài nanomet cũng có thể khiến các lớp mạch khi chồng lên nhau không còn khớp chính xác, dẫn đến chập mạch, đứt mạch, thay đổi kích thước đường dẫn điện hoặc làm giảm mạnh tỉ lệ chip đạt chuẩn.

Theo ông Leslie Wu, điểm mạnh của các hệ thống DUV immersion NXT của ASML không chỉ là khả năng tạo ra các chi tiết siêu nhỏ, mà còn ở độ chính xác khi chồng nhiều lớp mạch, khả năng kiểm soát quy trình, năng suất cao và độ ổn định trong sản xuất quy mô lớn. Ông nhấn mạnh rằng với các tiến trình 7 nanomet trở xuống, điều quan trọng không phải là máy có thể sản xuất được chip, mà là có thể duy trì sản xuất hàng loạt ổn định trong thời gian dài, đảm bảo hiệu suất và tỉ lệ thành phẩm đủ cao để đáp ứng nhu cầu thương mại.

Vì sao DUV đa mẫu không thể thay thế hoàn toàn EUV?

Theo ông Leslie Wu, kỹ thuật DUV đa mẫu (multi-patterning) có thể giúp kéo dài khả năng của các máy quang khắc DUV immersion, nhưng không thể thay thế hoàn toàn EUV. Khi kích thước transistor ngày càng thu nhỏ, chi phí sản xuất và rủi ro kỹ thuật sẽ tăng rất nhanh. Thay vì chỉ cần vài bước quang khắc như EUV, DUV phải chia cùng một thiết kế thành nhiều lần chiếu sáng, khắc, căn chỉnh và chồng nhiều lớp mạch lên nhau. Điều này khiến toàn bộ quy trình trở nên phức tạp hơn và nhạy cảm hơn rất nhiều với những sai số dù chỉ ở mức vài nanomet.

Báo cáo của SemiAnalysis công bố vào tháng 6 cũng đưa ra nhận định tương tự. Theo đó, việc sử dụng DUV đa mẫu ở mức độ cao đòi hỏi nhiều mặt nạ quang hơn, từ đó làm tăng nguy cơ sai lệch khi căn chỉnh giữa các lớp mạch. SMIC vẫn có thể tiếp tục khai thác giới hạn của DUV, nhưng mỗi bước tiến tới các tiến trình nhỏ hơn sẽ phải đánh đổi bằng chi phí cao hơn và yêu cầu độ chính xác khắt khe hơn.

Một thách thức khác là dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật. Leslie Wu cho biết nếu ASML hạn chế cung cấp các bản cập nhật phần mềm, linh kiện thay thế, dịch vụ hiệu chỉnh máy và tối ưu quy trình, các hệ thống DUV hiện có sẽ không ngừng hoạt động ngay lập tức. Tuy nhiên, theo thời gian, chúng sẽ khó duy trì độ chính xác cần thiết để sản xuất các dòng chip tiên tiến.

Điều đó đồng nghĩa với việc thách thức của Trung Quốc không chỉ là mua được thêm máy quang khắc, mà còn phải duy trì các hệ thống DUV tiên tiến hiện có hoạt động ổn định trong thời gian dài, đủ đáp ứng yêu cầu sản xuất hàng loạt chip ở trình độ khoảng 7 nanomet.

Trung Quốc có thể tự chế tạo máy quang khắc tiên tiến không?

Trung Quốc đã theo đuổi mục tiêu tự chủ công nghệ quang khắc trong nhiều năm, nhưng khoảng cách với thế giới vẫn còn rất lớn, đặc biệt ở phân khúc máy quang khắc tiên tiến nhất.

Theo báo cáo của công ty chứng khoán Changjiang Securities, chuỗi cung ứng thiết bị quang khắc nội địa của Trung Quốc đã có nhiều tiến bộ kể từ khi nước này triển khai Dự án "02" vào năm 2006 nhằm phát triển ngành công nghiệp chip. Tuy nhiên, trình độ công nghệ của Trung Quốc vẫn còn tụt hậu so với các nước dẫn đầu.

Hiện nay, Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE) được xem là nhà sản xuất máy quang khắc hàng đầu Trung Quốc. Bên cạnh đó, nhiều doanh nghiệp khác cũng đang phát triển các linh kiện và hệ thống thành phần để từng bước xây dựng chuỗi cung ứng nội địa.

SMEE thu hút nhiều sự chú ý trong những năm gần đây. Tháng 12/2023, Shanghai Zhangjiang Group, một cổ đông của SMEE, từng cho biết trên tài khoản WeChat chính thức rằng công ty đã phát triển được hệ thống quang khắc 28 nanomet. Đây là một trong số rất ít lần tiến độ của chương trình phát triển máy quang khắc dành cho sản xuất chip tiên tiến của Trung Quốc được công khai. Tuy nhiên, sau đó thông tin về 28 nanomet đã bị xóa khỏi bài đăng, khiến giới quan sát không rõ cỗ máy này đã đạt đến giai đoạn nào và liệu đã được khách hàng thử nghiệm hay đưa vào sản xuất thương mại hay chưa.

Đến tháng 12/2025, truyền thông Trung Quốc dẫn các hồ sơ mua sắm của chính phủ cho biết SMEE đã trúng gói thầu của Bộ Khoa học và Công nghệ Trung Quốc để cung cấp một hệ thống quang khắc SSC800/10 step-and-scan, trị giá khoảng 110 triệu nhân dân tệ (16,2 triệu USD). Theo các tài liệu đấu thầu trước đó, hệ thống này có độ phân giải không quá 110 nanomet và độ chính xác khi căn chỉnh giữa các lớp mạch không quá 15 nanomet.

Tuy nhiên, chế tạo được từng linh kiện mới chỉ là một phần của bài toán. Thách thức lớn hơn nằm ở việc tích hợp tất cả thành phần thành một hệ thống hoàn chỉnh có thể vận hành ổn định.

Theo Changjiang Securities, một máy quang khắc gồm ba thành phần cốt lõi là nguồn sáng, hệ thống quang học và hệ thống bàn dịch chuyển wafer. Nguồn sáng tạo ra tia chiếu để in mạch lên wafer, hệ thống quang học có nhiệm vụ định hình và điều chỉnh đường đi của ánh sáng, còn bàn dịch chuyển điều khiển wafer và mặt nạ quang với độ chính xác cực cao. Báo cáo cũng cho biết mỗi hệ thống EUV của ASML bao gồm hàng trăm nghìn linh kiện, được cung cấp bởi hơn 800 doanh nghiệp trên toàn thế giới, cho thấy mức độ phức tạp rất lớn của chuỗi cung ứng.

Theo Leslie Wu, việc bắt kịp công nghệ DUV immersion của ASML đặc biệt khó khăn bởi hiệu năng một máy quang khắc không chỉ phụ thuộc vào các thông số kỹ thuật công bố. Quan trọng hơn là khả năng căn chỉnh chính xác giữa các lớp mạch, độ ổn định của nguồn sáng, năng suất xử lý, phần mềm điều khiển và độ tin cậy khi phải vận hành liên tục trong các dây chuyền sản xuất quy mô lớn.

Leslie Wu cũng lưu ý rằng ASML đã giới thiệu máy quang khắc immersion đầu tiên từ năm 2003, nhưng công ty Hà Lan phải mất nhiều năm liên tục cải tiến và hoàn thiện sản phẩm dựa trên phản hồi từ các khách hàng trước khi phát triển được dòng NXT hiện nay. Chính các hệ thống này đang giúp Trung Quốc sản xuất chip ở tiến trình khoảng 7 nanomet bằng kỹ thuật DUV đa mẫu, dù vẫn chưa thể thay thế vai trò của công nghệ EUV.