Tháp rơi tự do
Intern Writer
Vào ngày 29 tháng 10, ChipThings đưa tin về một công ty khởi nghiệp thiết bị chip bí ẩn của Mỹ vừa nổi lên và trở thành một kỳ lân bán dẫn mới. Công ty này cũng đã đưa ra những tuyên bố táo bạo, nhằm thách thức hai gã khổng lồ của ngành công nghiệp bán dẫn - ASML, công ty dẫn đầu về máy in thạch bản, và TSMC, công ty dẫn đầu về xưởng đúc wafer.
Công ty khởi nghiệp Substrate đã huy động được 100 triệu đô la (khoảng 700 triệu nhân dân tệ) trong vòng tài trợ hạt giống và được định giá hơn 1 tỷ đô la (khoảng 7,1 tỷ nhân dân tệ) .
Công ty đã phát triển một kỹ thuật quang khắc tia X tiên tiến mới sử dụng máy gia tốc hạt để tạo ra nguồn sáng từ tia X có bước sóng ngắn hơn, tạo ra chùm tia hẹp hơn.
Công ty tuyên bố đã giải quyết được một trong những vấn đề thách thức nhất trong lĩnh vực quang khắc, và máy của họ cho thấy kết quả tương đương với kết quả do máy EUV High-NA của ASML tạo ra, với độ phân giải tương đương với một nút bán dẫn 2nm , và vượt xa máy này.
Theo trang web chính thức, nhóm Substrate đã thiết kế một loại xưởng đúc tích hợp theo chiều dọc mới sử dụng máy gia tốc hạt để tạo ra chùm sáng mạnh nhất thế giới, từ đó cho phép phát triển phương pháp quang khắc tia X tiên tiến mới.
Các máy gia tốc của Substrate có thể tạo ra và điều khiển các chùm ánh sáng sáng hơn mặt trời hàng tỷ lần, chiếu trực tiếp vào các công cụ in thạch bản của Substrate. Mỗi công cụ đều sử dụng hệ thống quang học và cơ học tốc độ cao hoàn toàn mới để sản xuất các chip bán dẫn tiên tiến có kích thước nhỏ nhất.
Trang web của Substrate cho biết: "Gần đây, chúng tôi đã hoàn thiện máy in thạch bản wafer 300mm đầu tiên được sản xuất nội bộ, có thể chịu được lực G cực cao mà các nhà máy sản xuất wafer hàng đầu yêu cầu".
Trang web của công ty cũng cho biết Substrate đã tìm ra cách giảm chi phí sản xuất wafer silicon hàng đầu đáng kể so với lộ trình tăng giá hiện tại. Đến năm 2030, chi phí wafer của Substrate sẽ đạt mức 10.000 đô la thay vì 100.000 đô la.
Tên công ty Substrate ám chỉ đến lớp nền silicon mỏng hỗ trợ bóng bán dẫn và mạch tích hợp - những thành phần quan trọng đối với hiệu suất và hiệu quả của các thiết bị điện tử hiện đại.
Mục tiêu cuối cùng của công ty là vượt ra ngoài phạm vi kinh doanh của ASML và trở thành nhà sản xuất chip, với hy vọng xây dựng một nhà máy đúc tại Hoa Kỳ để sản xuất chất bán dẫn tùy chỉnh. Công ty có kế hoạch thiết lập một mạng lưới các nhà máy sản xuất wafer của riêng mình được trang bị máy in thạch bản và bắt đầu sản xuất chip hàng loạt vào năm 2028.
Quỹ Founders Fund của Peter Thiel, cùng với General Catalyst và Valor Equity Partners, đã tham gia vào khoản đầu tư giai đoạn đầu của Substrate.
Bộ trưởng Thương mại Hoa Kỳ Howard Lutnick đã nhiều lần gặp gỡ các nhà sáng lập Substrate. Công ty khởi nghiệp này cũng đã có các cuộc thảo luận với Bộ Thương mại Hoa Kỳ, Bộ Năng lượng và các cơ quan khác.
James Proud, đồng sáng lập kiêm giám đốc điều hành của Substrate, cho biết trong một cuộc phỏng vấn tại văn phòng của công ty ở San Francisco: "Mục tiêu chính của chúng tôi là có thể sản xuất những tấm wafer tốt nhất tại Hoa Kỳ với chi phí thấp nhất có thể".
Theo Proud, cơ hội duy nhất để Hoa Kỳ giành lại vị thế thống trị trong lĩnh vực sản xuất chất bán dẫn là tạo ra một loại xưởng đúc mới tích hợp theo chiều dọc nhiều hơn, tiếp tục thúc đẩy Định luật Moore về cả hiệu suất và chi phí.
Theo kế hoạch hiện tại của ông, thiết bị của Substrate có thể được đưa vào sản xuất tại một nhà máy sản xuất chip ở Hoa Kỳ trong vòng "vài năm" tới.
Ngày nay, các nhà máy sản xuất wafer tiên tiến có giá khởi điểm từ 20 tỷ đô la, và đôi khi thậm chí gấp đôi con số đó. Proud tuyên bố rằng Substrate, bằng cách sử dụng các công cụ độc quyền, rẻ hơn của riêng mình, sẽ có thể xây dựng các nhà máy wafer với giá "hàng tỷ đô la".
Ông cho biết hầu hết các công cụ của công ty đều được sản xuất nội bộ và bằng cách sử dụng các quy trình có chi phí thấp hơn, chi phí sản xuất chip có thể được giảm.
Kỹ thuật in thạch bản loại bỏ kỹ thuật phơi sáng nhiều lần, trong đó bao gồm việc phơi sáng tấm wafer nhiều lần để tạo ra kích thước nhỏ hơn.
Nếu Substrate thành công trong việc đưa công nghệ tiên tiến của mình ra thị trường, thiết bị quang khắc tia X của công ty dự kiến sẽ rẻ hơn và nhỏ gọn hơn so với thiết bị quang khắc quy mô lớn của ASML.
Proud, 34 tuổi, là một doanh nhân khởi nghiệp và là thành viên cấp cao của Thiel Fellowship, một chương trình khuyến khích những người bỏ học đại học khởi nghiệp.
Trước đó, ông đã điều hành một số công ty khởi nghiệp sản xuất thiết bị theo dõi giấc ngủ và phần mềm chuỗi cung ứng, nhưng ông chưa bao giờ có kinh nghiệm trong ngành chip. Substrate được thành lập vào năm 2022, nhưng Proud đã bắt đầu hình thành ý tưởng cho dự án từ trước đó.
Theo Proud, anh và các nhà đầu tư của Substrate đã tập hợp một nhóm khoảng 50 người, với các nhân viên đến từ các công ty và tổ chức như IBM, TSMC, Google, Applied Materials và các phòng thí nghiệm quốc gia .
Bao gồm các nhà nghiên cứu và cố vấn đã làm việc về phát triển công nghệ EUV tại các phòng thí nghiệm quốc gia như Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore, Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley và Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia vào đầu những năm 1980 .
Trong một báo cáo, nhà phân tích David Dai của Bernstein viết rằng Substrate trước đây đã thử nghiệm công nghệ X-quang nhưng không mấy thành công. Ông tin rằng công ty thiếu sự hỗ trợ từ ngành.
Proud tuyên bố rằng triết lý của Substrate là Hoa Kỳ phải dẫn đầu thế giới về sức mạnh công nghệ.
Ông sinh ra ở Anh nhưng đã từ bỏ quốc tịch Anh vào năm 2019 và hiện là công dân Mỹ. Ông tin rằng Mỹ nên dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực này và làm mọi cách có thể để đánh bại các đối thủ kinh tế như Trung Quốc.
Theo trang web của Substrate, nghiên cứu về công nghệ quang khắc EUV bắt đầu vào những năm 1990 tại một phòng thí nghiệm quốc gia Hoa Kỳ, nơi phát triển hầu hết các nguồn sáng, linh kiện quang học và công nghệ photoresist ban đầu. Tuy nhiên, do thời gian và chi phí tăng đáng kể, các nỗ lực thương mại hóa các công nghệ này tại Hoa Kỳ cuối cùng đã bị đình trệ.
Theo ông Proud, công nghệ in thạch bản và công nghệ sản xuất chip tiên tiến, vốn từng độc quyền tại Hoa Kỳ, đã bị chuyển giao vội vàng cho các đối thủ cạnh tranh. Việc tụt hậu so với Trung Quốc trong những lĩnh vực này sẽ là một sai lầm tai hại, bởi các công ty công nghệ in thạch bản Trung Quốc đang đạt được những tiến bộ trong nghiên cứu và phát triển độc lập.
"Khi tôi nói công việc của chúng tôi ở đây mang tính tư tưởng cao, thì đó chính là ý tôi muốn nói", ông nói. "Trong ngành công nghệ, kiếm tiền dễ hơn chúng tôi nhiều."
Substrate đang phải đối mặt với sự hoài nghi từ toàn bộ ngành công nghiệp bán dẫn. Ý tưởng về một công ty khởi nghiệp sao chép chuỗi cung ứng bán dẫn phức tạp, đòi hỏi nhiều vốn trong ngắn hạn nghe có vẻ như một giấc mơ xa vời.
Nhiều người trong ngành cho rằng tham vọng đột phá quy trình sản xuất chip của Substrate là không thực tế. ASML đã dành hơn 20 năm và đầu tư hơn 10 tỷ đô la để phát triển công nghệ quang khắc EUV, chứng minh rằng sự phức tạp và những rào cản kỹ thuật cực kỳ cao của ngành sản xuất chất bán dẫn và ngành công nghiệp sản xuất vượt xa sức tưởng tượng.
Tuy nhiên, Proud khá tự tin vào ý tưởng của mình. Ông nói rằng nhiều người trong ngành cho rằng điều đó là bất khả thi, "nhưng tôi nghĩ kinh nghiệm lịch sử cho thấy ý tưởng này là sai lầm."
Công ty khởi nghiệp Substrate đã huy động được 100 triệu đô la (khoảng 700 triệu nhân dân tệ) trong vòng tài trợ hạt giống và được định giá hơn 1 tỷ đô la (khoảng 7,1 tỷ nhân dân tệ) .
Công ty đã phát triển một kỹ thuật quang khắc tia X tiên tiến mới sử dụng máy gia tốc hạt để tạo ra nguồn sáng từ tia X có bước sóng ngắn hơn, tạo ra chùm tia hẹp hơn.
Công ty tuyên bố đã giải quyết được một trong những vấn đề thách thức nhất trong lĩnh vực quang khắc, và máy của họ cho thấy kết quả tương đương với kết quả do máy EUV High-NA của ASML tạo ra, với độ phân giải tương đương với một nút bán dẫn 2nm , và vượt xa máy này.
Substrate có mảng tiếp xúc logic ngẫu nhiên với kích thước tới hạn 12nm và bước đầu 13nm, mang lại độ trung thực mẫu cao
Theo trang web chính thức, nhóm Substrate đã thiết kế một loại xưởng đúc tích hợp theo chiều dọc mới sử dụng máy gia tốc hạt để tạo ra chùm sáng mạnh nhất thế giới, từ đó cho phép phát triển phương pháp quang khắc tia X tiên tiến mới.
Các máy gia tốc của Substrate có thể tạo ra và điều khiển các chùm ánh sáng sáng hơn mặt trời hàng tỷ lần, chiếu trực tiếp vào các công cụ in thạch bản của Substrate. Mỗi công cụ đều sử dụng hệ thống quang học và cơ học tốc độ cao hoàn toàn mới để sản xuất các chip bán dẫn tiên tiến có kích thước nhỏ nhất.
Trang web của Substrate cho biết: "Gần đây, chúng tôi đã hoàn thiện máy in thạch bản wafer 300mm đầu tiên được sản xuất nội bộ, có thể chịu được lực G cực cao mà các nhà máy sản xuất wafer hàng đầu yêu cầu".
Trang web của công ty cũng cho biết Substrate đã tìm ra cách giảm chi phí sản xuất wafer silicon hàng đầu đáng kể so với lộ trình tăng giá hiện tại. Đến năm 2030, chi phí wafer của Substrate sẽ đạt mức 10.000 đô la thay vì 100.000 đô la.
Tên công ty Substrate ám chỉ đến lớp nền silicon mỏng hỗ trợ bóng bán dẫn và mạch tích hợp - những thành phần quan trọng đối với hiệu suất và hiệu quả của các thiết bị điện tử hiện đại.
Mục tiêu cuối cùng của công ty là vượt ra ngoài phạm vi kinh doanh của ASML và trở thành nhà sản xuất chip, với hy vọng xây dựng một nhà máy đúc tại Hoa Kỳ để sản xuất chất bán dẫn tùy chỉnh. Công ty có kế hoạch thiết lập một mạng lưới các nhà máy sản xuất wafer của riêng mình được trang bị máy in thạch bản và bắt đầu sản xuất chip hàng loạt vào năm 2028.
Quỹ Founders Fund của Peter Thiel, cùng với General Catalyst và Valor Equity Partners, đã tham gia vào khoản đầu tư giai đoạn đầu của Substrate.
Bộ trưởng Thương mại Hoa Kỳ Howard Lutnick đã nhiều lần gặp gỡ các nhà sáng lập Substrate. Công ty khởi nghiệp này cũng đã có các cuộc thảo luận với Bộ Thương mại Hoa Kỳ, Bộ Năng lượng và các cơ quan khác.
James Proud, đồng sáng lập kiêm giám đốc điều hành của Substrate, cho biết trong một cuộc phỏng vấn tại văn phòng của công ty ở San Francisco: "Mục tiêu chính của chúng tôi là có thể sản xuất những tấm wafer tốt nhất tại Hoa Kỳ với chi phí thấp nhất có thể".
James Proud, đồng sáng lập và CEO của Substrate
Theo Proud, cơ hội duy nhất để Hoa Kỳ giành lại vị thế thống trị trong lĩnh vực sản xuất chất bán dẫn là tạo ra một loại xưởng đúc mới tích hợp theo chiều dọc nhiều hơn, tiếp tục thúc đẩy Định luật Moore về cả hiệu suất và chi phí.
Theo kế hoạch hiện tại của ông, thiết bị của Substrate có thể được đưa vào sản xuất tại một nhà máy sản xuất chip ở Hoa Kỳ trong vòng "vài năm" tới.
Ngày nay, các nhà máy sản xuất wafer tiên tiến có giá khởi điểm từ 20 tỷ đô la, và đôi khi thậm chí gấp đôi con số đó. Proud tuyên bố rằng Substrate, bằng cách sử dụng các công cụ độc quyền, rẻ hơn của riêng mình, sẽ có thể xây dựng các nhà máy wafer với giá "hàng tỷ đô la".
Ông cho biết hầu hết các công cụ của công ty đều được sản xuất nội bộ và bằng cách sử dụng các quy trình có chi phí thấp hơn, chi phí sản xuất chip có thể được giảm.
Kỹ thuật in thạch bản loại bỏ kỹ thuật phơi sáng nhiều lần, trong đó bao gồm việc phơi sáng tấm wafer nhiều lần để tạo ra kích thước nhỏ hơn.
Nếu Substrate thành công trong việc đưa công nghệ tiên tiến của mình ra thị trường, thiết bị quang khắc tia X của công ty dự kiến sẽ rẻ hơn và nhỏ gọn hơn so với thiết bị quang khắc quy mô lớn của ASML.
Proud, 34 tuổi, là một doanh nhân khởi nghiệp và là thành viên cấp cao của Thiel Fellowship, một chương trình khuyến khích những người bỏ học đại học khởi nghiệp.
Trước đó, ông đã điều hành một số công ty khởi nghiệp sản xuất thiết bị theo dõi giấc ngủ và phần mềm chuỗi cung ứng, nhưng ông chưa bao giờ có kinh nghiệm trong ngành chip. Substrate được thành lập vào năm 2022, nhưng Proud đã bắt đầu hình thành ý tưởng cho dự án từ trước đó.
Theo Proud, anh và các nhà đầu tư của Substrate đã tập hợp một nhóm khoảng 50 người, với các nhân viên đến từ các công ty và tổ chức như IBM, TSMC, Google, Applied Materials và các phòng thí nghiệm quốc gia .
Bao gồm các nhà nghiên cứu và cố vấn đã làm việc về phát triển công nghệ EUV tại các phòng thí nghiệm quốc gia như Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore, Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley và Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia vào đầu những năm 1980 .
Trong một báo cáo, nhà phân tích David Dai của Bernstein viết rằng Substrate trước đây đã thử nghiệm công nghệ X-quang nhưng không mấy thành công. Ông tin rằng công ty thiếu sự hỗ trợ từ ngành.
Proud tuyên bố rằng triết lý của Substrate là Hoa Kỳ phải dẫn đầu thế giới về sức mạnh công nghệ.
Ông sinh ra ở Anh nhưng đã từ bỏ quốc tịch Anh vào năm 2019 và hiện là công dân Mỹ. Ông tin rằng Mỹ nên dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực này và làm mọi cách có thể để đánh bại các đối thủ kinh tế như Trung Quốc.
Theo trang web của Substrate, nghiên cứu về công nghệ quang khắc EUV bắt đầu vào những năm 1990 tại một phòng thí nghiệm quốc gia Hoa Kỳ, nơi phát triển hầu hết các nguồn sáng, linh kiện quang học và công nghệ photoresist ban đầu. Tuy nhiên, do thời gian và chi phí tăng đáng kể, các nỗ lực thương mại hóa các công nghệ này tại Hoa Kỳ cuối cùng đã bị đình trệ.
Theo ông Proud, công nghệ in thạch bản và công nghệ sản xuất chip tiên tiến, vốn từng độc quyền tại Hoa Kỳ, đã bị chuyển giao vội vàng cho các đối thủ cạnh tranh. Việc tụt hậu so với Trung Quốc trong những lĩnh vực này sẽ là một sai lầm tai hại, bởi các công ty công nghệ in thạch bản Trung Quốc đang đạt được những tiến bộ trong nghiên cứu và phát triển độc lập.
"Khi tôi nói công việc của chúng tôi ở đây mang tính tư tưởng cao, thì đó chính là ý tôi muốn nói", ông nói. "Trong ngành công nghệ, kiếm tiền dễ hơn chúng tôi nhiều."
Substrate đang phải đối mặt với sự hoài nghi từ toàn bộ ngành công nghiệp bán dẫn. Ý tưởng về một công ty khởi nghiệp sao chép chuỗi cung ứng bán dẫn phức tạp, đòi hỏi nhiều vốn trong ngắn hạn nghe có vẻ như một giấc mơ xa vời.
Nhiều người trong ngành cho rằng tham vọng đột phá quy trình sản xuất chip của Substrate là không thực tế. ASML đã dành hơn 20 năm và đầu tư hơn 10 tỷ đô la để phát triển công nghệ quang khắc EUV, chứng minh rằng sự phức tạp và những rào cản kỹ thuật cực kỳ cao của ngành sản xuất chất bán dẫn và ngành công nghiệp sản xuất vượt xa sức tưởng tượng.
Tuy nhiên, Proud khá tự tin vào ý tưởng của mình. Ông nói rằng nhiều người trong ngành cho rằng điều đó là bất khả thi, "nhưng tôi nghĩ kinh nghiệm lịch sử cho thấy ý tưởng này là sai lầm."
