Gửi bình luận
Chính phủ Trung Quốc đang quảng bá hai máy sản xuất chip nội địa mà họ cho là đã đạt được những tiến bộ đáng kể, khi nước này nỗ lực hướng tới tự cung tự cấp công nghệ giữa các lệnh trừng phạt từ Mỹ.
Các máy quang khắc (in các mẫu mạch cực kỳ phức tạp lên các đĩa bán dẫn silicon) "đã đạt được những đột phá công nghệ đáng kể, sở hữu quyền sở hữu trí tuệ nhưng vẫn chưa được đưa ra thị trường", Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin Trung Quốc (MIIT) tuyên bố, nhưng không nêu tên công ty đứng sau hai máy này.
Một trong hai máy quang khắc cực tím sâu (DUV) hoạt động ở bước sóng 193 nanomet, với độ phân giải dưới 65 nanomet và độ chính xác phủ dưới 8 nanomet, theo danh sách mới về "thiết bị công nghệ chính" do MIIT công bố. Theo danh sách, máy DUV còn lại có bước sóng 248 nanomet, độ phân giải 110 nanomet và độ chính xác phủ 25 nanomet.
Hai máy DUV này vẫn còn kém xa so với các sản phẩm tiên tiến nhất hiện có trên thị trường. Ví dụ, một trong những máy DUV tiên tiến nhất của ASML (Hà Lan) có thể hoạt động ở độ phân giải dưới 38 nanomet với độ chính xác phủ 1,3 nanomet. ASML là công ty cung cấp thiết bị sản xuất chip hàng đầu thế giới và là hãng công nghệ có giá trị nhất châu Âu.
Máy DUV cũng kém xa máy in thạch bản cực tím (EUV), sử dụng ánh sáng có bước sóng chỉ 13,5 nanomet, sắc nét hơn gần 14 lần so với 195 nanomet của DUV.
Nanomet là đơn vị đo chiều dài cực nhỏ, được sử dụng để đo kích thước của các thành phần bên trong chip. Khi bạn thấy các con số như 7 nanomet, 5 nanomet hay 3 nanomet trong thông số kỹ thuật của chip, đó chính là cách để chỉ ra kích thước của các bóng bán dẫn (transistor) bên trong nó.
Vì sao kích thước nanomet lại quan trọng?
Kích thước càng nhỏ, hiệu năng càng cao: Khi các bóng bán dẫn càng nhỏ, chúng ta có thể tích hợp được nhiều bóng bán dẫn hơn vào cùng một diện tích chip.
Điều này dẫn đến:
- Tăng tốc độ xử lý: Chip có nhiều bóng bán dẫn hơn sẽ thực hiện được nhiều phép tính hơn trong cùng một khoảng thời gian.
- Giảm tiêu thụ điện năng: Bóng bán dẫn nhỏ hơn tiêu thụ ít điện năng hơn.
- Giảm kích thước chip: Chip nhỏ gọn hơn giúp thiết bị điện tử trở nên nhỏ bé và nhẹ nhàng hơn.
- Đo lường độ phức tạp của công nghệ sản xuất: Các quy trình sản xuất chip với kích thước nanomet càng nhỏ càng đòi hỏi công nghệ sản xuất phức tạp và chính xác cao.
Ví dụ, chip 7 nanomet nghĩa là các bóng bán dẫn bên trong chip đó có kích thước trung bình khoảng 7 nanomet. Chip 3 nanomet nghĩa là các bóng bán dẫn bên trong chip đó có kích thước trung bình khoảng 3 nanomet. Rõ ràng chip 3 nanomet sẽ có hiệu năng cao hơn, tiêu thụ ít điện năng hơn và nhỏ gọn hơn so với chip 7 nanomet.
Tóm lại, nanomet là thông số quan trọng để đánh giá hiệu năng của chip. Kích thước nanomet càng nhỏ, chip càng mạnh mẽ và hiệu quả.
Trung Quốc đã dành nhiều năm theo đuổi mục tiêu tự cung tự cấp công nghệ trong lĩnh vực bán dẫn, nhưng tiến độ sản xuất các hệ thống quang khắc cần thiết để sản xuất hàng loạt chip tiên tiến đáng tin cậy vẫn còn chậm.
Hầu như tất cả máy DUV ở Trung Quốc vẫn đến từ ASML. Công ty Hà Lan đã cắt đứt quyền tiếp cận của khách hàng Trung Quốc với các máy EUV tiên tiến. Chưa hết, Mỹ gây áp lực ngày càng tăng để ASML không bán các máy DUV cho khách hàng tại Trung Quốc.
Doanh nghiệp nhà nước Shanghai Micro Electronics Equipment Group (SMEE), hy vọng lớn nhất của Trung Quốc để phát triển các hệ thống quang khắc tiên tiến của riêng mình, vẫn còn kém xa ASML và các đối thủ trên thế giới. Theo các chuyên gia, SMEE (bị Mỹ đưa vào danh sách đen thương mại hồi tháng 12.2022) sẽ cần có những đột phá trên nhiều công nghệ và mạng lưới nhà cung cấp để vượt qua các hạn chế.
Thế nhưng, SMEE đã đạt được một số tiến bộ bất chấp các lệnh trừng phạt từ Mỹ. Tháng 3.2023, công ty Trung Quốc đã nộp bằng sáng chế cho "máy phát tia EUV và thiết bị khắc quang", theo dữ liệu đăng ký doanh nghiệp được công bố tuần này.
Hôm 6.9, chính phủ Hà Lan cho biết sẽ mở rộng yêu cầu cấp giấy phép xuất khẩu cho một số thiết bị sản xuất chip của ASML, trên thực tế là lấy lại quyền giám sát chúng từ Mỹ và điều chỉnh chính sách hai nước.
Mỹ trước đây đơn phương quản lý các thiết bị sản xuất chip đó của ASML, như một phần trong chiến dịch hạn chế các hãng chip Trung Quốc tiếp cận công nghệ tiên tiến, vì chúng có thể đóng góp vào tiến bộ về công nghệ và quân sự cho cường quốc châu Á.
Trong khi Mỹ và Hà Lan vẫn đang đàm phán về chính sách xuất khẩu, quyết định hôm 6.9 là động thái thực tế có thể làm giảm bớt căng thẳng giữa hai chính phủ.
Các thiết bị được đề cập trong bài, công cụ in thạch bản chìm tia cực tím sâu (DUV) 1970i và 1980i, nằm ở tầm trung trong danh mục sản phẩm của ASML.
‘Trung Quốc có thể sắp đạt được tự chủ cơ bản về công cụ sản xuất chip nhưng còn kém Mỹ nhiều năm’
Đầu tháng 8, một chuyên gia kỳ cựu ngành công nghiệp chip cho biết Trung Quốc có thể sắp đạt được mức độ tự cung tự cấp cơ bản về công cụ sản xuất chip vào mùa hè này, điều dường như không thể xảy ra chỉ vài năm trước, nhưng vẫn còn kém Mỹ nhiều năm về độ tinh vi.
Gerald Yin Zhiyao, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành Advanced Micro-Fabrication Equipment China (AMEC), cho biết trong một cuộc thảo luận nhóm rằng chuỗi cung ứng chất bán dẫn của Trung Quốc có thể đạt được khả năng tự cung tự cấp dù có những khoảng cách về "chất lượng" và "độ tin cậy" so với các nước dẫn đầu. Điều này cung cấp bằng chứng mới cho thấy các hạn chế từ Mỹ có thể đã thúc đẩy Trung Quốc phát triển ngành công nghiệp chip của mình.
AMEC là hãng cung cấp các công cụ và máy móc cần thiết để tạo ra chip.
“Tôi nghĩ rằng chúng ta cần ít nhất 10 năm để tìm ra giải pháp, nhưng với những nỗ lực chung của hàng trăm công ty hai năm qua, chúng ta có thể đạt được khả năng tự cung tự cấp cơ bản vào mùa hè này”, ông Gerald Yin Zhiyao nói trong một cuộc thảo luận về thiết bị bán dẫn Trung Quốc. Video về cuộc thảo luận đã được Đài phát thanh Trung ương Trung Quốc (China National Radio) đăng tải trực tuyến.
Ông Gerald Yin Zhiyao (80 tuổi) từng làm việc tại Thung lũng Silicon (Mỹ) từ năm 1984 đến 2004 cho Intel, Lam Research và Applied Materials trước khi thành lập công ty riêng tại Trung Quốc.
Dù khả năng của các công ty chip Trung Quốc còn thua kém so với Mỹ, ông Gerald Yin Zhiyao tin tưởng rằng quốc gia châu Á này có thể bắt kịp những nước giỏi nhất ngành trong vòng 5 đến 10 năm tới.
Theo Reuters, Mỹ đã cân nhắc áp đặt thêm các lệnh trừng phạt để cắt đứt nguồn cung cấp thiết bị sản xuất chất bán dẫn cho các nhà máy đúc chip của Trung Quốc. Mỹ có kế hoạch mở rộng phạm vi Quy tắc Sản phẩm Đầu tư Nước ngoài, sẽ hạn chế Trung Quốc nhập khẩu thiết bị bán dẫn từ Israel, Đài Loan, Singapore và Malaysia.
Mỹ đã tăng áp lực lên lĩnh vực chip Trung Quốc kể từ tháng 10.2022, khi lần đầu tiên cấm xuất khẩu thiết bị sang tất cả nhà máy đúc Trung Quốc sản xuất chip logic và bộ nhớ tiên tiến. Các quy tắc kiểm soát xuất khẩu được tăng cường thêm vào tháng 10.2023, cấm ASML bán một số hệ thống DUV ít tiên tiến hơn cho khách hàng Trung Quốc.
Lệnh trừng phạt từ Mỹ đã buộc các nhà cung cấp Trung Quốc phải hợp tác tìm ra bước đột phá để đối phó với một số hạn chế này. Họ cũng tạo ra cơ hội trên thị trường cho những nhà cung cấp công cụ sản xuất chip nội địa, theo Zhang Guoming, Giám đốc điều hành Hwatsing Technology - hãng sản xuất thiết bị mài phẳng hóa học cơ học.
Sản xuất thiết bị mài phẳng hóa học (CMP) cơ kết hợp cả quá trình hóa học và cơ học để tạo ra bề mặt phẳng cực kỳ mịn trên các vật liệu, đặc biệt là trong sản xuất chip bán dẫn. Trong quá trình này, vật liệu mài mòn (pad) được gắn vào một đĩa quay và ép lên bề mặt cần mài phẳng. Cùng lúc đó, một loại hóa chất (slurry) được bơm vào giữa pad và bề mặt. Khi đĩa quay, các hạt mài mòn trong slurry sẽ cọ xát lên bề mặt, loại bỏ các vật liệu thừa và tạo ra một bề mặt phẳng mịn.
Các yếu tố chính trong quá trình CMP
- Pad: Là vật liệu tiếp xúc trực tiếp với bề mặt cần mài phẳng. Pad có thể thay đổi tùy thuộc vào loại vật liệu cần mài.
- Slurry: Là hỗn hợp chứa các hạt mài mòn và các chất hóa học giúp tăng cường hiệu quả mài mòn và bảo vệ bề mặt.
- Áp lực: Lực ép giữa pad và bề mặt sẽ ảnh hưởng đến tốc độ mài mòn với độ phẳng của bề mặt.
- Tốc độ quay: Tốc độ quay của đĩa sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất mài mòn.
Ứng dụng của thiết bị CMP
- Mài phẳng các lớp vật liệu trên wafer (đĩa bán dẫn), tạo ra các bề mặt phẳng mịn cần thiết để chế tạo mạch tích hợp phức tạp.
- Mài phẳng các đĩa từ và đĩa quang.
- Mài phẳng các thấu kính và gương.
Vì sao CMP lại quan trọng trong sản xuất chip bán dẫn?
- Độ phẳng cao: CMP giúp tạo ra các bề mặt phẳng cực kỳ mịn, đảm bảo các lớp vật liệu tiếp xúc chặt chẽ với nhau, cải thiện hiệu suất của chip.
- Kiểm soát độ dày chính xác: CMP cho phép kiểm soát độ dày của các lớp vật liệu một cách chính xác, đảm bảo các thông số kỹ thuật của chip.
- Loại bỏ các khuyết tật: CMP giúp loại bỏ các khuyết tật trên bề mặt, tăng độ tin cậy của chip.
Gerald Yin Zhiyao cho biết 60% các bộ phận được sử dụng trong công cụ khắc của AMEC được mua sắm trong nước, còn 80% các thành phần được dùng trong công cụ lắng đọng hơi hóa chất kim loại hữu cơ có từ nguồn cung cấp tại địa phương. Tuy nhiên, Trung Quốc vẫn còn một chặng đường dài để thay thế được tất cả công cụ sản xuất chip nhập khẩu.
“Trong lĩnh vực công cụ sản xuất chip, Trung Quốc vẫn còn kém xa so với các nước dẫn đầu toàn cầu”, Gerald Yin Zhiyao nói. Các công cụ sản xuất chip nội địa chiếm khoảng 15 đến 30% tổng số công cụ tại những nhà máy đúc chip ở Trung Quốc. Hệ thống quang khắc, công cụ cấy ion và hệ thống kiểm tra chùm electron là những lĩnh vực yếu nhất của các công ty Trung Quốc, theo Gerald Yin Zhiyao.
Công cụ cấy ion là một thiết bị chuyên dụng trong sản xuất chip bán dẫn. Nó được sử dụng để đưa các nguyên tử tạp chất (dopants) vào bên trong một chất bán dẫn (thường là silicon) một cách chính xác và có kiểm soát. Quá trình này được gọi là cấy ion.
Hệ thống kiểm tra chùm electron là thiết bị khoa học sử dụng chùm electron có năng lượng cao để tương tác với bề mặt của một mẫu vật. Bằng việc phân tích các tín hiệu phát ra từ quá trình tương tác này, chúng ta có thể thu được rất nhiều thông tin về cấu trúc, thành phần hóa học và các đặc tính khác của mẫu vật ở cấp độ vi mô và nano.
