Một startup ít tên tuổi tại Hàng Châu, Trung Quốc, vừa tuyên bố tìm ra phương pháp sản xuất chip quang học mới, không cần đến máy quang khắc đắt tiền của ASML, với chi phí chỉ bằng 1/10 so với quy trình truyền thống. Tuy nhiên, công nghệ này hiện chỉ giới hạn trong việc tạo ra các chip quang học, khó mở rộng sang các loại chip phổ thông khác như chip AI.
Tầm quan trọng của máy DUV đối với Trung Quốc
ASML sản xuất hai dòng máy chính: EUV và DUV. Dòng EUV sử dụng tia cực tím bước sóng cực ngắn để sản xuất các chip tiên tiến nhất như chip AI hay bộ xử lý điện thoại thế hệ mới. Dòng DUV, dù cũ hơn, vẫn được sử dụng rộng rãi để sản xuất hàng trăm loại chip phổ biến khác như chip ô tô, chip viễn thông và chip điều khiển công nghiệp.
Trong khi Trung Quốc bị cấm mua máy EUV từ nhiều năm nay, họ vẫn được mua máy DUV. Từ các máy này, các nhà sản xuất chip Trung Quốc như SMIC đã tìm cách sản xuất chip AI hoặc chip smartphone thế hệ mới, dù chi phí cao hơn và hiệu năng thấp hơn. Việc các lệnh hạn chế mới có thể áp đặt lên máy DUV sẽ gây tác động nặng nề hơn so với lệnh cấm máy EUV, vì nếu bị hạn chế, họ sẽ không thể bảo trì, nâng cấp hoặc mở rộng năng lực sản xuất.
Giải pháp từ công nghệ in nano
Prinano, startup thành lập năm 2017 có trụ sở tại Hàng Châu, tuyên bố đã phát triển phương pháp sản xuất chip mới: thay vì dùng máy quang khắc chiếu sáng để tạo mạch điện trên tấm wafer, họ sử dụng khuôn nano ép trực tiếp lên bề mặt wafer, giống như việc đóng dấu. Quy trình này, gọi là in nano, đã được nghiên cứu trong nhiều thập kỷ nhưng gặp khó khăn trong sản xuất đại trà do tỷ lệ lỗi cao, khuôn mòn nhanh và năng suất thấp.
Prinano cho biết họ đã giải quyết các vấn đề này thông qua hệ thống PL-AS, kết hợp buồng chân không, đệm khí và vật liệu in hai lớp tùy chỉnh để kiểm soát áp suất ép đồng đều trên toàn bộ bề mặt wafer 8 inch. Công ty tuyên bố hệ thống này có thể tạo ra các cấu trúc nhỏ hơn 10nm, đủ cho nhiều ứng dụng chip quang học thương mại. Ngày 5 tháng 6 vừa qua, Prinano thông báo đã sản xuất thành công wafer chip quang học 8 inch trong hợp tác với Shenzhen Litra Technology, hoàn toàn không sử dụng thiết bị quang khắc DUV. Chi phí sản xuất chỉ bằng khoảng 1/10 quy trình DUV truyền thống.
Tại sao lại là chip quang học?
Prinano không tuyên bố có thể thay thế toàn bộ ngành sản xuất chip. Mục tiêu của họ là chip quang học, loại chip xử lý ánh sáng thay vì tín hiệu điện. Chip quang học được sử dụng rộng rãi trong cáp quang, hạ tầng viễn thông, kết nối máy chủ trong trung tâm dữ liệu, hệ thống LiDAR cho xe tự lái, cảm biến quang học trong thiết bị y tế và một số ứng dụng điện toán lượng tử. Thị trường này đang tăng trưởng nhanh nhờ nhu cầu băng thông cho AI và điện toán đám mây.
Chip quang học đặc biệt phù hợp với công nghệ in nano vì cấu trúc của chúng bao gồm các ống dẫn sóng, cách tử nhiễu xạ và bộ cộng hưởng vòng, phần lớn là các mẫu lặp lại ở cấp độ nanômét. Những mẫu lặp lại này có thể được tái tạo hiệu quả bằng khuôn ép, không đòi hỏi độ chính xác căn chỉnh cực cao như chip logic tiên tiến.
Tuyên bố lớn, câu hỏi còn bỏ ngỏ
Dù có tiềm năng đáng chú ý, tuyên bố của Prinano vẫn chưa được kiểm chứng. Công ty không công bố tỷ lệ lỗi trên mỗi wafer, sản lượng thực tế, dữ liệu giao hàng cho khách hàng hay xác nhận độc lập từ bên thứ ba. Trong ngành bán dẫn, khoảng cách giữa sản xuất thành công trong phòng thí nghiệm và sản xuất đại trà thương mại thường rất lớn và mất nhiều năm để thu hẹp.
Tờ South China Morning Post lưu ý rằng đột phá của Prinano nếu được xác nhận theo thời gian mới thực sự có ý nghĩa với ngành điện tử nội địa Trung Quốc. Dù vậy, tuyên bố này vẫn là tín hiệu đáng theo dõi trong bức tranh lớn hơn. Trung Quốc đang triển khai nhiều hướng đi song song để giảm phụ thuộc vào chuỗi cung ứng chip phương Tây, từ Huawei phát triển kiến trúc chip mới né EUV cho đến các startup như Prinano thử nghiệm quy trình sản xuất thay thế. Không phải tất cả đều sẽ thành công, nhưng chỉ cần một vài hướng đi đủ khả thi là đủ để thay đổi cục diện cuộc chiến chip đang diễn ra.
