Cuộc đua AI buộc cả TSMC, Samsung và Intel dốc tiền mua cỗ máy đắt gấp 4 lần tiêm kích F-35

Mẫn Nhi · 19:13

Cỗ máy quang khắc High NA EUV trị giá hơn 400 triệu USD của ASML tưởng chừng quá đắt đỏ để áp dụng rộng rãi, nhưng trước sức nóng của làn sóng vi xử lý phục vụ AI, bộ ba ông lớn bán dẫn TSMC, Intel và Samsung đều đã chọn đặt cược tương lai vào công nghệ này.

Máy quang khắc High NA EUV của ASML được gọi là "kỳ quan giới công nghệ", khi mỗi chiếc có giá hơn 400 triệu USD

Cỗ máy quang khắc High NA EUV do ASML (Hà Lan) độc quyền chế tạo hiện là thiết bị đúc chip tối tân nhất thế giới, đồng thời cũng giữ kỷ lục về mức giá: lên tới 350 triệu euro (khoảng 407 triệu USD) mỗi cỗ máy. Con số này cao hơn gấp đôi so với các hệ thống EUV tiêu chuẩn (khoảng 200 triệu USD) và đắt gần gấp 4 lần một chiếc tiêm kích F-35.

Dù mức chi phí khổng lồ này từng khiến nhiều chuyên gia lo ngại về khả năng thương mại hóa trên diện rộng, các nhà sản xuất chip đầu bảng không thể đứng ngoài cuộc khi nhu cầu về chip tính toán cho trí tuệ nhân tạo (AI) ngày một tăng nhiệt. Cả ba cái tên nắm giữ khả năng sản xuất chip xử lý logic tiên tiến nhất hiện nay – Intel, Samsung và TSMC – đều đã chính thức công bố lộ trình đưa "quái vật" này vào dây chuyền.

Ba ông lớn, ba lộ trình khác nhau

Là thế hệ kế tiếp của dòng máy EUV tiêu chuẩn (vốn đang dùng cho các tiến trình từ 7nm trở xuống), High NA EUV giúp in các đường mạch siêu nhỏ và phức tạp hơn, mở đường cho những con chip vừa mạnh hơn vừa tiết kiệm điện năng hơn.

Tuy nhiên, mỗi hãng lại có một toan tính riêng về thời điểm triển khai:

Intel dẫn đầu về tốc độ: Trái ngược với giai đoạn trước khi chậm chạp chuyển sang EUV tiêu chuẩn – sai lầm từng khiến hãng bị hụt sản lượng CPU và trễ hẹn lộ trình ra mắt – Intel lần này quyết định đi trước một bước. Họ đã nhận cỗ máy High NA EUV đầu tiên từ năm 2024 và xác nhận đã bắt đầu áp dụng vào sản xuất hàng loạt cho một số lớp bán dẫn nhất định trên tiến trình 18A trong năm nay.
Samsung nhắm vào mảng bộ nhớ: Hãng bán dẫn Hàn Quốc đặt mục tiêu áp dụng High NA EUV vào năm 2028 cho dòng chip nhớ DRAM. Nếu thành công, đây sẽ là cột mốc đầu tiên của toàn ngành công nghiệp chip nhớ. Lãnh đạo Samsung khẳng định kỷ nguyên AI đang biến đổi sâu sắc ngành bán dẫn và thúc đẩy liên kết chặt chẽ hơn trong chuỗi giá trị.
TSMC chọn bước đi chắc chắn: Dù từng cùng Samsung đón lốc EUV tiêu chuẩn từ năm 2019, ban lãnh đạo TSMC trước đây từng nhận định phiên bản High NA EUV quá tốn kém để vội vàng đưa vào dây chuyền. Theo thông báo mới, "ông trùm" gia công chip Đài Loan sẽ bắt đầu đưa cỗ máy này vào sản xuất hàng loạt từ năm 2030.

Vị thế của bộ ba này càng trở nên tách biệt khi các đối thủ khác đều gặp rào cản. Những nhà sản xuất chip từ Trung Quốc như SMIC hiện bị các lệnh kiểm soát xuất khẩu của Mỹ và Hà Lan ngăn chặn tiếp cận máy móc tối tân từ ASML, dù vẫn đang nỗ lực tối ưu công cụ đời cũ và ấp ủ giải pháp tự chế tạo. Trong khi đó, dự án Rapidus của Nhật Bản cũng nhắm đến chip tiên tiến bằng máy EUV, nhưng quy mô ban đầu vẫn còn khiêm tốn.

Cuộc cách mạng mặt nạ bán dẫn từ 6 inch lên 12 inch

Bên cạnh câu chuyện sắm máy, TSMC và ASML vừa công bố thêm một kế hoạch quan trọng: thay đổi toàn diện mặt nạ quang học (photomask) – những tấm bản mẫu dùng để in thiết kế vi mạch lên tấm wafer silicon.

Để phát huy tối đa hiệu năng và công suất của cỗ máy High NA EUV, ngành công nghiệp sẽ phải chuyển đổi từ chuẩn mặt nạ 6 inch hiện nay sang kích thước 12 inch lớn hơn hẳn. Kế hoạch này nhanh chóng nhận được cái gật đầu ủng hộ từ cả Intel lẫn Samsung.

Chủ tịch kiêm CEO TSMC, ông C.C. Wei, nhấn mạnh rằng sự hợp tác giữa các bên trong chuỗi cung ứng là chìa khóa để giải quyết các thách thức kỹ thuật phức tạp, từ đó đưa các giải pháp đắt đỏ tiếp cận quy mô thương mại. Theo lộ trình được ASML và TSMC đưa ra, một dây chuyền thử nghiệm photomask 12 inch dự kiến sẽ vận hành vào năm 2031, chuẩn bị sẵn sàng cho toàn bộ hệ thống quang khắc bước vào giai đoạn thương mại hóa đầy đủ vào năm 2033.