Johnny Lê Nữu Vượng
Già làng
Trong cuộc đua công nghệ toàn cầu, sản xuất chip bán dẫn là một lĩnh vực đòi hỏi sự tinh vi và đổi mới liên tục. Trung Quốc, dù đạt được nhiều thành tựu trong việc sao chép và dịch ngược các sản phẩm như máy móc hay hàng tiêu dùng, đang đối mặt với thách thức lớn trong việc phát triển công nghệ sản xuất chip tiên tiến, đặc biệt là máy quang khắc EUV (tia cực tím siêu ngắn) – công nghệ cốt lõi để sản xuất chip dưới 7 nm.
Trụ sở và nhà máy của ASML tại Hà Lan. Ảnh: Bloomberg
Công nghệ EUV: Tinh hoa, tinh tuý, tinh vi và độc quyền
Máy quang khắc EUV, hiện chỉ được sản xuất bởi ASML (Hà Lan), là đỉnh cao công nghệ trong ngành bán dẫn. Thiết bị này sử dụng ánh sáng bước sóng 13,5 nm để khắc các mạch tích hợp nhỏ hơn 7 nm, với độ chính xác gần như tuyệt đối. Một máy EUV của ASML có giá khoảng 200 triệu USD, tích hợp hơn 100.000 bộ phận, 3.000 cáp và 40.000 bu-lông. Hệ thống nguồn sáng EUV của ASML sử dụng công nghệ plasma do laser tạo ra (LPP), đạt hiệu suất chuyển đổi 5,5%, vượt xa các công nghệ thay thế. Trung Quốc, dù đầu tư mạnh mẽ, vẫn chưa thể tự sản xuất máy EUV. Công ty Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE), đơn vị dẫn đầu về quang khắc của Trung Quốc, hiện chỉ sản xuất được máy DUV (tia cực tím sâu) cho các tiến trình 90 nm, 110 nm và 280 nm. Máy EUV nội địa của SMEE, dự kiến thử nghiệm vào quý 3/2025 và sản xuất hàng loạt năm 2026, sử dụng công nghệ plasma phóng điện do laser (LDP) với hiệu suất chuyển đổi chỉ 3,42%. Công nghệ này đơn giản hơn nhưng kém chính xác và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với LPP của ASML.
Xem toàn màn hình
Công nhân ASML đang kiểm tra một hệ thống máy quang khắc
Hạn chế xuất khẩu: Bức tường thép ngăn cách
Từ năm 2019, Mỹ, Hà Lan và Nhật Bản đã áp đặt các hạn chế xuất khẩu nghiêm ngặt đối với ASML, cấm bán máy EUV cho Trung Quốc. Điều này buộc Trung Quốc phải tự phát triển công nghệ, nhưng khoảng cách công nghệ giữa SMEE và ASML được ước tính lên đến 10-15 năm. CEO ASML Christophe Fouquet từng phát biểu rằng ngay cả khi Trung Quốc đạt được nguồn sáng EUV, việc tích hợp nó vào một hệ thống quang khắc hoàn chỉnh sẽ mất nhiều năm. Các máy EUV đòi hỏi sự phối hợp từ hàng trăm nhà cung cấp toàn cầu, như Carl Zeiss (Đức) cho thấu kính và Cymer (Mỹ) cho nguồn sáng, mà Trung Quốc không thể tái tạo trong thời gian ngắn.
Tại sao không thể “ăn cắp” hoặc dịch ngược?
Công nghệ EUV không giống các sản phẩm tiêu dùng hay máy móc thông thường mà Trung Quốc từng dịch ngược thành công, như động cơ tàu hỏa hay điện thoại thông minh. Lý do chính bao gồm:
1. Độ phức tạp kỹ thuật: Máy EUV là sản phẩm của hàng thập kỷ nghiên cứu, với hơn 700 bằng sáng chế liên quan. Việc sao chép đòi hỏi không chỉ bản thiết kế mà còn kiến thức chuyên sâu về vật lý plasma, quang học và vật liệu nano – những lĩnh vực Trung Quốc vẫn đang phát triển.
2. Chuỗi cung ứng toàn cầu: ASML phụ thuộc vào mạng lưới hơn 5.000 nhà cung cấp trên toàn thế giới. Ví dụ, thấu kính gương của Carl Zeiss yêu cầu độ chính xác dưới 1 nm, một tiêu chuẩn mà không công ty Trung Quốc nào đạt được. Việc tái tạo chuỗi cung ứng này là gần như bất khả thi.
3. Hạn chế nhân lực và kinh nghiệm: Dù Trung Quốc thu hút được một số cựu kỹ sư ASML, như Lin Nan, để dẫn dắt nghiên cứu EUV, đội ngũ nhân sự nội địa vẫn thiếu kinh nghiệm thực tiễn. Lin Nan và nhóm của ông tại Viện Quang học Thượng Hải đã đạt hiệu suất nguồn sáng 3,42%, nhưng việc tích hợp vào một máy EUV hoàn chỉnh vẫn là bài toán nan giải.
4. Chi phí và thời gian: Phát triển một máy EUV từ đầu có thể tiêu tốn hàng chục tỷ USD và hơn một thập kỷ. Trong khi đó, ASML đã đầu tư hơn 6 tỷ USD chỉ riêng cho nghiên cứu EUV từ những năm 1990. Trung Quốc, dù có nguồn lực tài chính lớn, khó có thể rút ngắn khoảng cách này trong ngắn hạn.
Tác động đến ngành bán dẫn Trung Quốc
Do thiếu máy EUV, các công ty bán dẫn Trung Quốc như SMIC chỉ có thể sản xuất chip ở tiến trình 7 nm với máy DUV, nhưng chi phí cao hơn và hiệu suất thấp hơn so với các đối thủ như TSMC hay Samsung (sử dụng EUV cho chip 5 nm và 3 nm). Năm 2024, SMIC đạt doanh thu 7,1 tỷ USD, nhưng lợi nhuận chỉ khoảng 1,2 tỷ USD, thấp hơn nhiều so với TSMC (80,4 tỷ USD doanh thu, 34 tỷ USD lợi nhuận). Điều này cho thấy sự phụ thuộc vào công nghệ cũ đã hạn chế khả năng cạnh tranh của Trung Quốc.
Trung Quốc đang nỗ lực không ngừng để tự chủ trong công nghệ sản xuất chip, nhưng việc “ăn cắp” hay dịch ngược máy quang khắc EUV là gần như không thể do độ phức tạp kỹ thuật, chuỗi cung ứng toàn cầu và các hạn chế xuất khẩu. Dù SMEE và các viện nghiên cứu Trung Quốc đạt được một số tiến bộ, khoảng cách với ASML vẫn còn rất lớn. Trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ ngày càng gay gắt, sự vô vọng trong việc tái tạo công nghệ EUV cho thấy ngành bán dẫn Trung Quốc sẽ còn đối mặt với nhiều thách thức trong thập kỷ tới.
https://www.reuters.com/technology/...s-grab-market-share-us-curbs-bite-2024-10-24/ https://www.scmp.com/tech/tech-war/...ography-overcome-us-led-sanctions-chip-making
https://asia.nikkei.com/Business/Te...progress-on-EUV-lithography-but-faces-hurdles
https://www.asml.com/en/technology/extreme-ultraviolet-lithography
Công nghệ EUV: Tinh hoa, tinh tuý, tinh vi và độc quyền
Máy quang khắc EUV, hiện chỉ được sản xuất bởi ASML (Hà Lan), là đỉnh cao công nghệ trong ngành bán dẫn. Thiết bị này sử dụng ánh sáng bước sóng 13,5 nm để khắc các mạch tích hợp nhỏ hơn 7 nm, với độ chính xác gần như tuyệt đối. Một máy EUV của ASML có giá khoảng 200 triệu USD, tích hợp hơn 100.000 bộ phận, 3.000 cáp và 40.000 bu-lông. Hệ thống nguồn sáng EUV của ASML sử dụng công nghệ plasma do laser tạo ra (LPP), đạt hiệu suất chuyển đổi 5,5%, vượt xa các công nghệ thay thế. Trung Quốc, dù đầu tư mạnh mẽ, vẫn chưa thể tự sản xuất máy EUV. Công ty Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE), đơn vị dẫn đầu về quang khắc của Trung Quốc, hiện chỉ sản xuất được máy DUV (tia cực tím sâu) cho các tiến trình 90 nm, 110 nm và 280 nm. Máy EUV nội địa của SMEE, dự kiến thử nghiệm vào quý 3/2025 và sản xuất hàng loạt năm 2026, sử dụng công nghệ plasma phóng điện do laser (LDP) với hiệu suất chuyển đổi chỉ 3,42%. Công nghệ này đơn giản hơn nhưng kém chính xác và tiêu tốn nhiều năng lượng hơn so với LPP của ASML.
Công nhân ASML đang kiểm tra một hệ thống máy quang khắc
Hạn chế xuất khẩu: Bức tường thép ngăn cách
Từ năm 2019, Mỹ, Hà Lan và Nhật Bản đã áp đặt các hạn chế xuất khẩu nghiêm ngặt đối với ASML, cấm bán máy EUV cho Trung Quốc. Điều này buộc Trung Quốc phải tự phát triển công nghệ, nhưng khoảng cách công nghệ giữa SMEE và ASML được ước tính lên đến 10-15 năm. CEO ASML Christophe Fouquet từng phát biểu rằng ngay cả khi Trung Quốc đạt được nguồn sáng EUV, việc tích hợp nó vào một hệ thống quang khắc hoàn chỉnh sẽ mất nhiều năm. Các máy EUV đòi hỏi sự phối hợp từ hàng trăm nhà cung cấp toàn cầu, như Carl Zeiss (Đức) cho thấu kính và Cymer (Mỹ) cho nguồn sáng, mà Trung Quốc không thể tái tạo trong thời gian ngắn.
Tại sao không thể “ăn cắp” hoặc dịch ngược?
Công nghệ EUV không giống các sản phẩm tiêu dùng hay máy móc thông thường mà Trung Quốc từng dịch ngược thành công, như động cơ tàu hỏa hay điện thoại thông minh. Lý do chính bao gồm:
1. Độ phức tạp kỹ thuật: Máy EUV là sản phẩm của hàng thập kỷ nghiên cứu, với hơn 700 bằng sáng chế liên quan. Việc sao chép đòi hỏi không chỉ bản thiết kế mà còn kiến thức chuyên sâu về vật lý plasma, quang học và vật liệu nano – những lĩnh vực Trung Quốc vẫn đang phát triển.
2. Chuỗi cung ứng toàn cầu: ASML phụ thuộc vào mạng lưới hơn 5.000 nhà cung cấp trên toàn thế giới. Ví dụ, thấu kính gương của Carl Zeiss yêu cầu độ chính xác dưới 1 nm, một tiêu chuẩn mà không công ty Trung Quốc nào đạt được. Việc tái tạo chuỗi cung ứng này là gần như bất khả thi.
3. Hạn chế nhân lực và kinh nghiệm: Dù Trung Quốc thu hút được một số cựu kỹ sư ASML, như Lin Nan, để dẫn dắt nghiên cứu EUV, đội ngũ nhân sự nội địa vẫn thiếu kinh nghiệm thực tiễn. Lin Nan và nhóm của ông tại Viện Quang học Thượng Hải đã đạt hiệu suất nguồn sáng 3,42%, nhưng việc tích hợp vào một máy EUV hoàn chỉnh vẫn là bài toán nan giải.
4. Chi phí và thời gian: Phát triển một máy EUV từ đầu có thể tiêu tốn hàng chục tỷ USD và hơn một thập kỷ. Trong khi đó, ASML đã đầu tư hơn 6 tỷ USD chỉ riêng cho nghiên cứu EUV từ những năm 1990. Trung Quốc, dù có nguồn lực tài chính lớn, khó có thể rút ngắn khoảng cách này trong ngắn hạn.
Tác động đến ngành bán dẫn Trung Quốc
Do thiếu máy EUV, các công ty bán dẫn Trung Quốc như SMIC chỉ có thể sản xuất chip ở tiến trình 7 nm với máy DUV, nhưng chi phí cao hơn và hiệu suất thấp hơn so với các đối thủ như TSMC hay Samsung (sử dụng EUV cho chip 5 nm và 3 nm). Năm 2024, SMIC đạt doanh thu 7,1 tỷ USD, nhưng lợi nhuận chỉ khoảng 1,2 tỷ USD, thấp hơn nhiều so với TSMC (80,4 tỷ USD doanh thu, 34 tỷ USD lợi nhuận). Điều này cho thấy sự phụ thuộc vào công nghệ cũ đã hạn chế khả năng cạnh tranh của Trung Quốc.
Trung Quốc đang nỗ lực không ngừng để tự chủ trong công nghệ sản xuất chip, nhưng việc “ăn cắp” hay dịch ngược máy quang khắc EUV là gần như không thể do độ phức tạp kỹ thuật, chuỗi cung ứng toàn cầu và các hạn chế xuất khẩu. Dù SMEE và các viện nghiên cứu Trung Quốc đạt được một số tiến bộ, khoảng cách với ASML vẫn còn rất lớn. Trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ ngày càng gay gắt, sự vô vọng trong việc tái tạo công nghệ EUV cho thấy ngành bán dẫn Trung Quốc sẽ còn đối mặt với nhiều thách thức trong thập kỷ tới.
https://www.reuters.com/technology/...s-grab-market-share-us-curbs-bite-2024-10-24/ https://www.scmp.com/tech/tech-war/...ography-overcome-us-led-sanctions-chip-making
https://asia.nikkei.com/Business/Te...progress-on-EUV-lithography-but-faces-hurdles
https://www.asml.com/en/technology/extreme-ultraviolet-lithography
