ThanhDat
Intern Writer
ASML đã giao gần 1.400 máy in thạch bản cho Trung Quốc: Nền tảng giúp ngành chip trụ vững trước các lệnh phong tỏa công nghệ
Chủ tịch ASML Trung Quốc Shen Bo cho biết, kể từ khi chiếc máy in thạch bản đầu tiên được chuyển tới Trung Quốc vào năm 1988, đến cuối năm 2023, tổng số thiết bị in thạch bản và thiết bị kiểm tra liên quan mà ASML lắp đặt tại Trung Quốc đại lục đã đạt gần 1.400 máy.
Điều ít được nhắc tới là phần lớn trong số gần 1.400 thiết bị này không phải các hệ thống in thạch bản EUV nổi tiếng. Trên thực tế, không có bất kỳ máy EUV nào được cấp phép xuất khẩu sang Trung Quốc. Thay vào đó, đây chủ yếu là các hệ thống DUV (in thạch bản cực tím sâu) cùng những thiết bị đo lường, kiểm tra liên quan. Chính những thiết bị này đã giúp ngành bán dẫn Trung Quốc duy trì hoạt động bất chấp các lệnh hạn chế ngày càng chặt chẽ từ Mỹ và Hà Lan.
Về bản chất, sản xuất chip là quá trình sử dụng ánh sáng để khắc các mẫu mạch lên tấm silicon qua hơn 1.000 công đoạn với độ chính xác tính bằng nanomet. Ai sở hữu công nghệ in thạch bản tiên tiến nhất sẽ nắm lợi thế lớn trong chuỗi cung ứng chip toàn cầu.
Hiện ASML kiểm soát hơn 60% thị trường máy in thạch bản cao cấp thế giới và là doanh nghiệp duy nhất có khả năng sản xuất hàng loạt máy EUV. Một hệ thống EUV nặng khoảng 180 tấn, chứa hơn 100.000 linh kiện và có giá từ 150 triệu đến 400 triệu USD (khoảng 3,9 nghìn tỷ đến 10,4 nghìn tỷ VNĐ), đắt hơn cả một tiêm kích F-35.
Làm chủ EUV đồng nghĩa với khả năng sản xuất các tiến trình tiên tiến như 7nm, 5nm và 3nm. Đây cũng là lý do Mỹ tập trung ngăn Trung Quốc tiếp cận công nghệ này.
Năm 2018, SMIC từng đặt mua một máy EUV của ASML để sản xuất chip 7nm và nhỏ hơn, dự kiến nhận hàng vào năm 2019. Tuy nhiên, dưới áp lực từ Mỹ, Hà Lan đã từ chối cấp giấy phép xuất khẩu và thiết bị này chưa bao giờ được giao.
Năm 2019 trở thành cột mốc quan trọng khi Huawei bị đưa vào danh sách trừng phạt, TSMC ngừng cung cấp chip, quyền tiếp cận ARM bị hạn chế và cánh cửa EUV gần như đóng hoàn toàn. Theo logic của Washington, nếu Trung Quốc không thể tiếp cận các thiết bị phục vụ quy trình sản xuất tiên tiến, nước này sẽ bị mắc kẹt ở công nghệ 14nm hoặc 28nm trong thời gian dài.
Từ năm 2015 đến năm 2022, Trung Quốc nhập khẩu tổng cộng 690 máy in thạch bản từ Hà Lan với tổng giá trị khoảng 14,5 tỷ USD (khoảng 377 nghìn tỷ VNĐ). Sau khi chiến tranh thương mại Mỹ - Trung bắt đầu năm 2018, tốc độ mua sắm thậm chí còn tăng nhanh hơn. Các doanh nghiệp Trung Quốc tích cực tích trữ các hệ thống DUV, đặc biệt là những dòng DUV ngâm tiên tiến như NXT:1980Di và NXT:2000i có khả năng hỗ trợ các tiến trình dưới 28nm.
Đến năm 2023, Hà Lan chính thức đưa các mẫu DUV ngâm NXT:2000i và những hệ thống cao cấp hơn vào diện kiểm soát xuất khẩu. Điều này đồng nghĩa ngay cả các thiết bị DUV tiên tiến cũng phải được chính phủ Hà Lan phê duyệt trước khi xuất khẩu.
Sau đó, các biện pháp kiểm soát còn mở rộng sang dịch vụ bảo trì và cung cấp phụ tùng thay thế. Trung tâm dịch vụ hậu mãi của ASML tại Thượng Hải gặp nhiều khó khăn khi việc thay thế một số linh kiện quan trọng có thể phải trải qua quy trình phê duyệt kéo dài hoặc thậm chí bị từ chối.
Theo đó, lộ trình hạn chế được triển khai theo ba bước: chặn EUV, hạn chế các hệ thống DUV tiên tiến nhất và cuối cùng là gây khó khăn cho việc sửa chữa, bảo trì những thiết bị đã bán.
Nếu xét theo logic thông thường, đây đáng lẽ là dấu chấm hết cho tham vọng sản xuất chip tiên tiến của Trung Quốc. Nhưng thực tế đã diễn ra khác.
Những dây chuyền này phục vụ hàng loạt sản phẩm từ chip điều khiển ô tô, chip quản lý nguồn cho thiết bị gia dụng, chip RF cho trạm phát sóng đến MCU dùng trong hệ thống công nghiệp. Phần lớn các sản phẩm này vẫn sử dụng tiến trình 28nm, 40nm, 65nm hoặc lớn hơn.
Trong nhiều năm, Trung Quốc phải nhập khẩu hơn 400 tỷ USD chip mỗi năm (khoảng 10,4 triệu tỷ VNĐ). Các hệ thống DUV đã giúp nước này từng bước thay thế một phần nguồn cung từ bên ngoài.
Bên cạnh đó, SMIC đã thực hiện điều mà nhiều chuyên gia từng cho là không khả thi về mặt kinh tế: sản xuất chip tương đương tiến trình 7nm bằng công nghệ DUV đa lần phơi sáng.
Thay vì sử dụng một lần chiếu sáng như EUV, phương pháp này yêu cầu cùng một lớp mạch được phơi sáng hai, ba hoặc thậm chí bốn lần với độ chính xác cực cao. Nhờ đó, nguồn sáng DUV 193nm có thể đạt độ phân giải tương đương những gì EUV 13,5nm mang lại.
Tháng 8/2023, Huawei Mate 60 Pro ra mắt. Các phân tích tháo dỡ độc lập xác nhận chip Kirin bên trong được SMIC sản xuất trên tiến trình N+2 tương đương 7nm mà không sử dụng EUV.
Tuy nhiên, phương pháp này đi kèm chi phí rất lớn. Số lần phơi sáng tăng lên khiến quy trình sản xuất kéo dài hơn, tỷ lệ lỗi cao hơn, năng suất giảm và chi phí tăng mạnh. Đối với các chip AI kích thước lớn, hiệu quả kinh tế của phương pháp này vẫn còn hạn chế.
Điều đó không có nghĩa Trung Quốc đã bắt kịp công nghệ 3nm của TSMC. Thực tế là nước này đã tìm được cách tạo ra chip 7nm đủ khả năng sản xuất hàng loạt bằng DUV để đáp ứng một phần nhu cầu trong nước.
Song song với đó, các dự án nội địa hóa công nghệ cũng được thúc đẩy mạnh mẽ. Hệ thống DUV ngâm SSA800 của Shanghai Microelectronics đang chuyển từ giai đoạn kiểm chứng nguyên mẫu sang giao hàng số lượng nhỏ và nâng cao năng suất, hướng tới hỗ trợ sản xuất ở tiến trình 28nm trở xuống.
Nhiều doanh nghiệp khác cũng đang phát triển thấu kính quang học chính xác, vật liệu laser, chất cản quang, khí chuyên dụng, dung dịch CMP và phần mềm EDA nội địa. Tiến độ giữa các lĩnh vực có sự khác biệt nhưng không có dự án nào bị đình trệ hoàn toàn.
Trong khi đó, chính ASML cũng trở thành bên chịu ảnh hưởng từ các biện pháp kiểm soát xuất khẩu. Trong quý III/2023, Trung Quốc đại lục từng đóng góp từ 42% đến 46% doanh số bán hệ thống của ASML, trở thành thị trường khu vực lớn nhất của công ty theo quý. Shen Bo cho biết các quy định mới có thể khiến hoạt động kinh doanh của ASML tại Trung Quốc giảm từ 10% đến 15%.
Nguyên nhân là nhiều đơn hàng của khách hàng Trung Quốc đã được ký từ trước nhưng chưa được giao. Khi các hạn chế tiếp tục mở rộng sang những dòng DUV tiên tiến, không chỉ khách hàng Trung Quốc mất cơ hội mua thiết bị mà ASML cũng đánh mất một trong những thị trường tăng trưởng quan trọng nhất.
Hiện ASML sở hữu lượng đơn hàng tồn đọng toàn cầu trị giá khoảng 35 tỷ euro (khoảng 1.067 nghìn tỷ VNĐ). Tuy nhiên, một trong những động lực tăng trưởng lớn nhất của hãng đang bị ảnh hưởng bởi các yếu tố địa chính trị.
Dù vậy, gần 1.400 thiết bị đã được lắp đặt tại Trung Quốc cũng không thể hoạt động mãi mãi. Các hệ thống quang học chính xác sẽ hao mòn theo thời gian, thấu kính cần hiệu chuẩn và nguồn laser phải được bảo dưỡng định kỳ. Nếu việc bảo trì và cung cấp phụ tùng tiếp tục bị hạn chế, tuổi thọ và hiệu suất của các thiết bị này sẽ dần suy giảm.
Giá trị lớn nhất của số máy DUV này chưa bao giờ nằm ở việc giúp Trung Quốc chiến thắng trong cuộc đua công nghệ, mà ở chỗ chúng mang lại thời gian. Trong khoảng thời gian đó, các nhà máy vẫn hoạt động, dòng tiền được duy trì, đội ngũ kỹ sư tiếp tục tích lũy kinh nghiệm và ngành bán dẫn nội địa có cơ hội phát triển năng lực tự chủ.
Khi đơn hàng EUV năm 2018 không bao giờ được giao và các lệnh hạn chế được áp đặt sau năm 2019, chính hàng nghìn thiết bị DUV được nhập khẩu trước đó đã trở thành nền tảng giúp ngành bán dẫn Trung Quốc duy trì hoạt động trong giai đoạn bị phong tỏa công nghệ.
Kế hoạch ban đầu của Mỹ và Hà Lan là ngăn Trung Quốc tiếp cận EUV để chặn khả năng phát triển các tiến trình tiên tiến, từ đó khiến ngành công nghiệp bán dẫn nước này suy yếu theo thời gian. Tuy nhiên, điều họ không tính đến là trước khi cánh cửa công nghệ khép lại, Trung Quốc đã kịp tích lũy một lượng lớn thiết bị DUV. Khi các lệnh hạn chế có hiệu lực, ngành bán dẫn nước này không hoàn toàn tay trắng.
Chủ tịch ASML Trung Quốc Shen Bo cho biết, kể từ khi chiếc máy in thạch bản đầu tiên được chuyển tới Trung Quốc vào năm 1988, đến cuối năm 2023, tổng số thiết bị in thạch bản và thiết bị kiểm tra liên quan mà ASML lắp đặt tại Trung Quốc đại lục đã đạt gần 1.400 máy.
Điều ít được nhắc tới là phần lớn trong số gần 1.400 thiết bị này không phải các hệ thống in thạch bản EUV nổi tiếng. Trên thực tế, không có bất kỳ máy EUV nào được cấp phép xuất khẩu sang Trung Quốc. Thay vào đó, đây chủ yếu là các hệ thống DUV (in thạch bản cực tím sâu) cùng những thiết bị đo lường, kiểm tra liên quan. Chính những thiết bị này đã giúp ngành bán dẫn Trung Quốc duy trì hoạt động bất chấp các lệnh hạn chế ngày càng chặt chẽ từ Mỹ và Hà Lan.
Về bản chất, sản xuất chip là quá trình sử dụng ánh sáng để khắc các mẫu mạch lên tấm silicon qua hơn 1.000 công đoạn với độ chính xác tính bằng nanomet. Ai sở hữu công nghệ in thạch bản tiên tiến nhất sẽ nắm lợi thế lớn trong chuỗi cung ứng chip toàn cầu.
Hiện ASML kiểm soát hơn 60% thị trường máy in thạch bản cao cấp thế giới và là doanh nghiệp duy nhất có khả năng sản xuất hàng loạt máy EUV. Một hệ thống EUV nặng khoảng 180 tấn, chứa hơn 100.000 linh kiện và có giá từ 150 triệu đến 400 triệu USD (khoảng 3,9 nghìn tỷ đến 10,4 nghìn tỷ VNĐ), đắt hơn cả một tiêm kích F-35.
Làm chủ EUV đồng nghĩa với khả năng sản xuất các tiến trình tiên tiến như 7nm, 5nm và 3nm. Đây cũng là lý do Mỹ tập trung ngăn Trung Quốc tiếp cận công nghệ này.
Năm 2018, SMIC từng đặt mua một máy EUV của ASML để sản xuất chip 7nm và nhỏ hơn, dự kiến nhận hàng vào năm 2019. Tuy nhiên, dưới áp lực từ Mỹ, Hà Lan đã từ chối cấp giấy phép xuất khẩu và thiết bị này chưa bao giờ được giao.
Năm 2019 trở thành cột mốc quan trọng khi Huawei bị đưa vào danh sách trừng phạt, TSMC ngừng cung cấp chip, quyền tiếp cận ARM bị hạn chế và cánh cửa EUV gần như đóng hoàn toàn. Theo logic của Washington, nếu Trung Quốc không thể tiếp cận các thiết bị phục vụ quy trình sản xuất tiên tiến, nước này sẽ bị mắc kẹt ở công nghệ 14nm hoặc 28nm trong thời gian dài.
Kho thiết bị DUV được tích lũy trước khi lệnh cấm siết chặt
Trước khi các biện pháp kiểm soát được áp dụng, các nhà máy sản xuất wafer của Trung Quốc đã liên tục mua thiết bị từ ASML thông qua các hợp đồng thương mại hợp pháp.
Từ năm 2015 đến năm 2022, Trung Quốc nhập khẩu tổng cộng 690 máy in thạch bản từ Hà Lan với tổng giá trị khoảng 14,5 tỷ USD (khoảng 377 nghìn tỷ VNĐ). Sau khi chiến tranh thương mại Mỹ - Trung bắt đầu năm 2018, tốc độ mua sắm thậm chí còn tăng nhanh hơn. Các doanh nghiệp Trung Quốc tích cực tích trữ các hệ thống DUV, đặc biệt là những dòng DUV ngâm tiên tiến như NXT:1980Di và NXT:2000i có khả năng hỗ trợ các tiến trình dưới 28nm.
Đến năm 2023, Hà Lan chính thức đưa các mẫu DUV ngâm NXT:2000i và những hệ thống cao cấp hơn vào diện kiểm soát xuất khẩu. Điều này đồng nghĩa ngay cả các thiết bị DUV tiên tiến cũng phải được chính phủ Hà Lan phê duyệt trước khi xuất khẩu.
Sau đó, các biện pháp kiểm soát còn mở rộng sang dịch vụ bảo trì và cung cấp phụ tùng thay thế. Trung tâm dịch vụ hậu mãi của ASML tại Thượng Hải gặp nhiều khó khăn khi việc thay thế một số linh kiện quan trọng có thể phải trải qua quy trình phê duyệt kéo dài hoặc thậm chí bị từ chối.
Theo đó, lộ trình hạn chế được triển khai theo ba bước: chặn EUV, hạn chế các hệ thống DUV tiên tiến nhất và cuối cùng là gây khó khăn cho việc sửa chữa, bảo trì những thiết bị đã bán.
Nếu xét theo logic thông thường, đây đáng lẽ là dấu chấm hết cho tham vọng sản xuất chip tiên tiến của Trung Quốc. Nhưng thực tế đã diễn ra khác.
SMIC tạo chip 7nm bằng DUV và cuộc đua tự chủ công nghệ
Một trong những lý do quan trọng là gần 1.400 thiết bị ASML đang vận hành tại Trung Quốc không hề nằm yên. Chúng được triển khai tại SMIC, Huahong, Yangtze Memory, Hefei Changxin cùng nhiều nhà máy sản xuất chip khác.
Những dây chuyền này phục vụ hàng loạt sản phẩm từ chip điều khiển ô tô, chip quản lý nguồn cho thiết bị gia dụng, chip RF cho trạm phát sóng đến MCU dùng trong hệ thống công nghiệp. Phần lớn các sản phẩm này vẫn sử dụng tiến trình 28nm, 40nm, 65nm hoặc lớn hơn.
Trong nhiều năm, Trung Quốc phải nhập khẩu hơn 400 tỷ USD chip mỗi năm (khoảng 10,4 triệu tỷ VNĐ). Các hệ thống DUV đã giúp nước này từng bước thay thế một phần nguồn cung từ bên ngoài.
Bên cạnh đó, SMIC đã thực hiện điều mà nhiều chuyên gia từng cho là không khả thi về mặt kinh tế: sản xuất chip tương đương tiến trình 7nm bằng công nghệ DUV đa lần phơi sáng.
Thay vì sử dụng một lần chiếu sáng như EUV, phương pháp này yêu cầu cùng một lớp mạch được phơi sáng hai, ba hoặc thậm chí bốn lần với độ chính xác cực cao. Nhờ đó, nguồn sáng DUV 193nm có thể đạt độ phân giải tương đương những gì EUV 13,5nm mang lại.
Tháng 8/2023, Huawei Mate 60 Pro ra mắt. Các phân tích tháo dỡ độc lập xác nhận chip Kirin bên trong được SMIC sản xuất trên tiến trình N+2 tương đương 7nm mà không sử dụng EUV.
Tuy nhiên, phương pháp này đi kèm chi phí rất lớn. Số lần phơi sáng tăng lên khiến quy trình sản xuất kéo dài hơn, tỷ lệ lỗi cao hơn, năng suất giảm và chi phí tăng mạnh. Đối với các chip AI kích thước lớn, hiệu quả kinh tế của phương pháp này vẫn còn hạn chế.
Điều đó không có nghĩa Trung Quốc đã bắt kịp công nghệ 3nm của TSMC. Thực tế là nước này đã tìm được cách tạo ra chip 7nm đủ khả năng sản xuất hàng loạt bằng DUV để đáp ứng một phần nhu cầu trong nước.
Song song với đó, các dự án nội địa hóa công nghệ cũng được thúc đẩy mạnh mẽ. Hệ thống DUV ngâm SSA800 của Shanghai Microelectronics đang chuyển từ giai đoạn kiểm chứng nguyên mẫu sang giao hàng số lượng nhỏ và nâng cao năng suất, hướng tới hỗ trợ sản xuất ở tiến trình 28nm trở xuống.
Nhiều doanh nghiệp khác cũng đang phát triển thấu kính quang học chính xác, vật liệu laser, chất cản quang, khí chuyên dụng, dung dịch CMP và phần mềm EDA nội địa. Tiến độ giữa các lĩnh vực có sự khác biệt nhưng không có dự án nào bị đình trệ hoàn toàn.
Trong khi đó, chính ASML cũng trở thành bên chịu ảnh hưởng từ các biện pháp kiểm soát xuất khẩu. Trong quý III/2023, Trung Quốc đại lục từng đóng góp từ 42% đến 46% doanh số bán hệ thống của ASML, trở thành thị trường khu vực lớn nhất của công ty theo quý. Shen Bo cho biết các quy định mới có thể khiến hoạt động kinh doanh của ASML tại Trung Quốc giảm từ 10% đến 15%.
Nguyên nhân là nhiều đơn hàng của khách hàng Trung Quốc đã được ký từ trước nhưng chưa được giao. Khi các hạn chế tiếp tục mở rộng sang những dòng DUV tiên tiến, không chỉ khách hàng Trung Quốc mất cơ hội mua thiết bị mà ASML cũng đánh mất một trong những thị trường tăng trưởng quan trọng nhất.
Hiện ASML sở hữu lượng đơn hàng tồn đọng toàn cầu trị giá khoảng 35 tỷ euro (khoảng 1.067 nghìn tỷ VNĐ). Tuy nhiên, một trong những động lực tăng trưởng lớn nhất của hãng đang bị ảnh hưởng bởi các yếu tố địa chính trị.
Dù vậy, gần 1.400 thiết bị đã được lắp đặt tại Trung Quốc cũng không thể hoạt động mãi mãi. Các hệ thống quang học chính xác sẽ hao mòn theo thời gian, thấu kính cần hiệu chuẩn và nguồn laser phải được bảo dưỡng định kỳ. Nếu việc bảo trì và cung cấp phụ tùng tiếp tục bị hạn chế, tuổi thọ và hiệu suất của các thiết bị này sẽ dần suy giảm.
Giá trị lớn nhất của số máy DUV này chưa bao giờ nằm ở việc giúp Trung Quốc chiến thắng trong cuộc đua công nghệ, mà ở chỗ chúng mang lại thời gian. Trong khoảng thời gian đó, các nhà máy vẫn hoạt động, dòng tiền được duy trì, đội ngũ kỹ sư tiếp tục tích lũy kinh nghiệm và ngành bán dẫn nội địa có cơ hội phát triển năng lực tự chủ.
Khi đơn hàng EUV năm 2018 không bao giờ được giao và các lệnh hạn chế được áp đặt sau năm 2019, chính hàng nghìn thiết bị DUV được nhập khẩu trước đó đã trở thành nền tảng giúp ngành bán dẫn Trung Quốc duy trì hoạt động trong giai đoạn bị phong tỏa công nghệ.
Kế hoạch ban đầu của Mỹ và Hà Lan là ngăn Trung Quốc tiếp cận EUV để chặn khả năng phát triển các tiến trình tiên tiến, từ đó khiến ngành công nghiệp bán dẫn nước này suy yếu theo thời gian. Tuy nhiên, điều họ không tính đến là trước khi cánh cửa công nghệ khép lại, Trung Quốc đã kịp tích lũy một lượng lớn thiết bị DUV. Khi các lệnh hạn chế có hiệu lực, ngành bán dẫn nước này không hoàn toàn tay trắng.
