Công ty bán dẫn số 1 Trung Quốc làm được chip 5nm, nhưng giá đắt, nhiều lỗi vì thiếu một 'vũ khí' tối quan trọng

[Dũng Đỗ]

Tập đoàn Sản xuất Chất bán dẫn Quốc tế (SMIC), nhà sản xuất chip hàng đầu của Trung Quốc, được cho là đang tiến gần đến việc làm chủ tiến trình 5nm, một bước tiến quan trọng trong nỗ lực tự chủ công nghệ bán dẫn của nước này. Tuy nhiên, con đường này đầy chông gai và đi kèm với một cái giá không hề rẻ.

Những điểm chính:

• SMIC, nhà sản xuất chip lớn nhất Trung Quốc, dự kiến hoàn tất phát triển tiến trình 5nm vào năm 2025.
• Do bị cấm vận máy quang khắc EUV, SMIC phải dùng máy DUV cũ với kỹ thuật in khắc nhiều lớp (multi-patterning).
• Hậu quả: Chi phí sản xuất chip 5nm của SMIC cao hơn 50% so với TSMC, tỷ lệ thành phẩm (yield) chỉ khoảng 33%.
• Huawei được cho là sẽ sử dụng tiến trình 5nm này để sản xuất chip AI Ascend 910C, giảm phụ thuộc vào NVIDIA.
• Hy vọng của SMIC đặt vào máy EUV nội địa Trung Quốc, dự kiến thử nghiệm vào Quý 3/2025.

'Vượt rào' bằng công nghệ DUV và cái giá phải trả

Theo một báo cáo mới từ Kiwoom Securities, SMIC dự kiến sẽ hoàn tất quá trình phát triển tiến trình 5nm vào năm 2025. Đây là một thành tựu đáng nể, đặc biệt khi SMIC không thể tiếp cận các máy in thạch bản cực tím (EUV) tiên tiến nhất từ ASML (Hà Lan) do các lệnh cấm vận của phương Tây.

Để "vượt rào" công nghệ, SMIC buộc phải sử dụng các máy in thạch bản cực tím sâu (DUV) thế hệ cũ. Công nghệ DUV sử dụng bước sóng ánh sáng lớn hơn EUV (193nm so với 13.5nm), do đó không thể trực tiếp "vẽ" các đường mạch siêu nhỏ của tiến trình 5nm chỉ trong một lần.

Thay vào đó, SMIC phải áp dụng kỹ thuật in khắc nhiều lớp (multi-patterning) phức tạp. Kỹ thuật này yêu cầu thực hiện nhiều bước chiếu chụp và khắc mạch chồng lên nhau để tạo ra các chi tiết mong muốn. Tuy nhiên, multi-patterning đi kèm với nhiều hệ lụy nghiêm trọng:

• Chi phí sản xuất cao: Việc thực hiện nhiều bước hơn làm tăng đáng kể chi phí sản xuất. Báo cáo ước tính chi phí sản xuất chip 5nm của SMIC có thể cao hơn tới 50% so với TSMC (nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới, sử dụng máy EUV).
• Tỷ lệ thành phẩm (yield) thấp: Mỗi bước patterning bổ sung làm tăng nguy cơ xảy ra lỗi. Tỷ lệ thành phẩm của SMIC trên tiến trình 5nm DUV được cho là chỉ đạt khoảng 33%, tức là chỉ 1/3 số chip sản xuất ra đạt yêu cầu, thấp hơn nhiều so với tỷ lệ yield của TSMC.
• Thời gian sản xuất kéo dài: Nhiều bước hơn đồng nghĩa với thời gian sản xuất lâu hơn.

Những yếu tố này khiến năng lực cạnh tranh của SMIC trên thị trường chip 5nm bị ảnh hưởng nghiêm trọng, và là lý do tại sao các sản phẩm 5nm "Made by SMIC" vẫn chưa xuất hiện rộng rãi.

Lối thoát duy nhất: Máy EUV 'Made in China'

Trong bối cảnh đó, Huawei, tập đoàn công nghệ khổng lồ của Trung Quốc cũng đang chịu lệnh cấm vận và bị giới hạn ở tiến trình 7nm, được cho là sẽ trở thành khách hàng chính của SMIC cho tiến trình 5nm. Huawei dự kiến sẽ sử dụng công nghệ này để sản xuất chip AI Ascend 910C, nhằm giảm sự phụ thuộc vào phần cứng AI của NVIDIA.

​

Giới quan sát nhận định, lối thoát duy nhất để SMIC và ngành bán dẫn Trung Quốc có thể cạnh tranh sòng phẳng với thế giới ở các tiến trình tiên tiến là tự phát triển máy quang khắc EUV nội địa.

Theo các nguồn tin, các nguyên mẫu EUV "Made in China", nhiều khả năng do SiCarrier (một công ty thiết bị bán dẫn được hậu thuẫn bởi Huawei) chế tạo, sẽ bước vào giai đoạn sản xuất thử nghiệm vào Quý 3 năm 2025. Nếu các hệ thống này hoạt động thành công và có thể được sản xuất hàng loạt (dự kiến vào năm 2026), chúng sẽ giúp SMIC cải thiện đáng kể hiệu suất, giảm chi phí và thu hẹp khoảng cách với các đối thủ.

Bước tiến quan trọng nhưng đầy thách thức

Việc SMIC có thể phát triển tiến trình 5nm bằng công nghệ DUV là một nỗ lực đáng ghi nhận, thể hiện quyết tâm tự chủ công nghệ của Trung Quốc. Tuy nhiên, chi phí cao và tỷ lệ lỗi lớn khiến phương pháp này khó có thể bền vững trong dài hạn và cạnh tranh hiệu quả trên thị trường toàn cầu. Tương lai của ngành bán dẫn Trung Quốc ở các tiến trình tiên tiến phụ thuộc rất lớn vào sự thành công của các dự án phát triển máy quang khắc EUV nội địa.