Thế Việt
Writer
Tập đoàn công nghệ ASML vừa ghi nhận một bước tiến mang tính bước ngoặt khi các nhà nghiên cứu của hãng tìm ra phương pháp nâng cấp công suất nguồn sáng cho hệ thống máy quang khắc siêu cực tím (EUV). Thành tựu kỹ thuật này được kỳ vọng sẽ giúp tăng 50% sản lượng chip bán dẫn toàn cầu vào năm 2030, củng cố vị thế độc tôn của nhà sản xuất thiết bị bán dẫn Hà Lan.
Theo chia sẻ từ ông Michael Purvis, kỹ thuật viên phụ trách nguồn sáng máy EUV tại ASML với hãng tin Reuters, đây không phải là một màn trình diễn mang tính nhất thời trong phòng thí nghiệm. Hệ thống mới đã chứng minh khả năng tạo ra mức công suất lên đến 1.000 W trong các điều kiện vận hành thực tế tương đương với cơ sở sản xuất của khách hàng. Việc nâng cấp thành công công suất nguồn sáng EUV từ mức 600 W hiện tại lên 1.000 W mang ý nghĩa thương mại vô cùng to lớn. Nguồn năng lượng dồi dào hơn cho phép các nhà máy sản xuất được nhiều chip hơn trong mỗi giờ, từ đó kéo giảm đáng kể chi phí gia công trên từng đơn vị sản phẩm. Đột phá này được đánh giá là yếu tố chiến lược giúp ASML duy trì lợi thế cạnh tranh tuyệt đối trước sự trỗi dậy của các đối thủ mới nổi tại Trung Quốc cũng như các startup đang huy động hàng trăm triệu USD tại Mỹ như Substrate hay xLight.
Tầm quan trọng của hệ thống EUV trong chuỗi cung ứng bán dẫn tiên tiến lớn đến mức chính phủ Mỹ đã phải phối hợp chặt chẽ với các quan chức Hà Lan nhằm ngăn chặn việc vận chuyển những cỗ máy này sang thị trường Trung Quốc. Về mặt kỹ thuật, vi mạch được in lên phiến silicon theo một cơ chế tương tự như kỹ thuật tráng rọi ảnh chụp, trong đó ánh sáng EUV sẽ được chiếu lên một tấm wafer đã phủ sẵn lớp hóa chất nhạy sáng. Khi nguồn sáng càng mạnh, thời gian phơi sáng cần thiết sẽ càng được rút ngắn. Ông Teun van Gogh, Phó chủ tịch phụ trách dòng máy EUV NXE tại ASML, cho biết vào cuối thập kỷ này, mỗi cỗ máy thế hệ mới sẽ có khả năng xử lý khoảng 330 tấm silicon mỗi giờ, tăng vọt so với mức 220 tấm như hiện nay. Mỗi tấm silicon này có thể chứa từ vài chục đến hàng nghìn con chip tùy thuộc vào kích thước thiết kế.
Để đạt được mức tăng trưởng công suất ấn tượng này, ASML đã phải đào sâu và tinh chỉnh lại phương pháp vật lý vốn đã biến cỗ máy của họ thành một trong những phát minh phức tạp nhất thế giới. Cơ chế tạo ra ánh sáng có bước sóng 13,5 nm bắt đầu bằng việc hệ thống bắn một dòng các giọt thiếc nóng chảy di chuyển qua một buồng chân không. Tại đây, hệ thống laser carbon dioxide sẽ nung chúng chuyển sang trạng thái plasma. Ở trạng thái vật chất siêu nóng này, các giọt thiếc đạt mức nhiệt độ cao hơn cả bề mặt Mặt Trời và phát ra ánh sáng EUV. Đột phá công nghệ vừa được công bố trong tuần này nằm ở việc các kỹ sư đã nhân đôi số lượng giọt thiếc được bắn ra lên mức khoảng 100.000 giọt mỗi giây. Thay vì sử dụng một xung laser duy nhất như trước đây, hệ thống mới sẽ sử dụng hai xung laser nhỏ hơn để chuyển hóa lượng thiếc này thành plasma.
Giáo sư Jorge J. Rocca từ Đại học Bang Colorado nhận định đây là một thách thức cực kỳ lớn, bởi để thực hiện được cơ chế này, nhà sản xuất cần phải làm chủ được cùng lúc rất nhiều yếu tố và công nghệ. Về định hướng phát triển trong tương lai, ông Purvis khẳng định ASML tin tưởng rằng các kỹ thuật được áp dụng để chinh phục mốc 1.000 W hiện tại sẽ là nền tảng mở đường cho những bước tiến xa hơn. Đội ngũ nghiên cứu của tập đoàn đã nhìn thấy một lộ trình khá rõ ràng hướng tới cột mốc 1.500 W và không có lý do cơ bản nào ngăn cản họ chạm đến mức công suất 2.000 W.
Theo chia sẻ từ ông Michael Purvis, kỹ thuật viên phụ trách nguồn sáng máy EUV tại ASML với hãng tin Reuters, đây không phải là một màn trình diễn mang tính nhất thời trong phòng thí nghiệm. Hệ thống mới đã chứng minh khả năng tạo ra mức công suất lên đến 1.000 W trong các điều kiện vận hành thực tế tương đương với cơ sở sản xuất của khách hàng. Việc nâng cấp thành công công suất nguồn sáng EUV từ mức 600 W hiện tại lên 1.000 W mang ý nghĩa thương mại vô cùng to lớn. Nguồn năng lượng dồi dào hơn cho phép các nhà máy sản xuất được nhiều chip hơn trong mỗi giờ, từ đó kéo giảm đáng kể chi phí gia công trên từng đơn vị sản phẩm. Đột phá này được đánh giá là yếu tố chiến lược giúp ASML duy trì lợi thế cạnh tranh tuyệt đối trước sự trỗi dậy của các đối thủ mới nổi tại Trung Quốc cũng như các startup đang huy động hàng trăm triệu USD tại Mỹ như Substrate hay xLight.
Tầm quan trọng của hệ thống EUV trong chuỗi cung ứng bán dẫn tiên tiến lớn đến mức chính phủ Mỹ đã phải phối hợp chặt chẽ với các quan chức Hà Lan nhằm ngăn chặn việc vận chuyển những cỗ máy này sang thị trường Trung Quốc. Về mặt kỹ thuật, vi mạch được in lên phiến silicon theo một cơ chế tương tự như kỹ thuật tráng rọi ảnh chụp, trong đó ánh sáng EUV sẽ được chiếu lên một tấm wafer đã phủ sẵn lớp hóa chất nhạy sáng. Khi nguồn sáng càng mạnh, thời gian phơi sáng cần thiết sẽ càng được rút ngắn. Ông Teun van Gogh, Phó chủ tịch phụ trách dòng máy EUV NXE tại ASML, cho biết vào cuối thập kỷ này, mỗi cỗ máy thế hệ mới sẽ có khả năng xử lý khoảng 330 tấm silicon mỗi giờ, tăng vọt so với mức 220 tấm như hiện nay. Mỗi tấm silicon này có thể chứa từ vài chục đến hàng nghìn con chip tùy thuộc vào kích thước thiết kế.
Để đạt được mức tăng trưởng công suất ấn tượng này, ASML đã phải đào sâu và tinh chỉnh lại phương pháp vật lý vốn đã biến cỗ máy của họ thành một trong những phát minh phức tạp nhất thế giới. Cơ chế tạo ra ánh sáng có bước sóng 13,5 nm bắt đầu bằng việc hệ thống bắn một dòng các giọt thiếc nóng chảy di chuyển qua một buồng chân không. Tại đây, hệ thống laser carbon dioxide sẽ nung chúng chuyển sang trạng thái plasma. Ở trạng thái vật chất siêu nóng này, các giọt thiếc đạt mức nhiệt độ cao hơn cả bề mặt Mặt Trời và phát ra ánh sáng EUV. Đột phá công nghệ vừa được công bố trong tuần này nằm ở việc các kỹ sư đã nhân đôi số lượng giọt thiếc được bắn ra lên mức khoảng 100.000 giọt mỗi giây. Thay vì sử dụng một xung laser duy nhất như trước đây, hệ thống mới sẽ sử dụng hai xung laser nhỏ hơn để chuyển hóa lượng thiếc này thành plasma.
Giáo sư Jorge J. Rocca từ Đại học Bang Colorado nhận định đây là một thách thức cực kỳ lớn, bởi để thực hiện được cơ chế này, nhà sản xuất cần phải làm chủ được cùng lúc rất nhiều yếu tố và công nghệ. Về định hướng phát triển trong tương lai, ông Purvis khẳng định ASML tin tưởng rằng các kỹ thuật được áp dụng để chinh phục mốc 1.000 W hiện tại sẽ là nền tảng mở đường cho những bước tiến xa hơn. Đội ngũ nghiên cứu của tập đoàn đã nhìn thấy một lộ trình khá rõ ràng hướng tới cột mốc 1.500 W và không có lý do cơ bản nào ngăn cản họ chạm đến mức công suất 2.000 W.
