Trong bối cảnh các lệnh cấm vận công nghệ từ phương Tây ngày càng siết chặt, tập đoàn công nghệ Huawei vừa công bố một bằng sáng chế mang tính chiến lược, phác thảo lộ trình sản xuất vi xử lý 2nm mà không cần phụ thuộc vào các hệ thống máy quang khắc cực tím (EUV) tiên tiến nhất hiện nay. Động thái này cho thấy nỗ lực không ngừng của gã khổng lồ công nghệ Trung Quốc trong việc tìm kiếm sự tự chủ về bán dẫn, bất chấp những rào cản kỹ thuật và kinh tế to lớn.
Khai thác giới hạn cuối cùng của công nghệ DUV
Bằng sáng chế mới được công bố, dù đã được nộp từ năm 2022, mô tả chi tiết phương pháp kỹ thuật cho phép Huawei tận dụng cơ sở hạ tầng máy quang khắc tia cực tím sâu (DUV) hiện có để đạt được các thông số kỹ thuật của tiến trình 2nm. Theo phân tích của Tiến sĩ Frederick Chen, một chuyên gia nghiên cứu bán dẫn uy tín, tài liệu của Huawei cho thấy họ có thể đạt được kích thước bước sóng (pitch) 21nm, một tiêu chuẩn tương đương với các sản phẩm 2nm đang được TSMC và các hãng đúc chip hàng đầu thế giới phát triển.
Chìa khóa của giải pháp này nằm ở kỹ thuật Self-Aligned Quadruple Patterning (SAQP). Về cơ bản, đây là phương pháp "khắc" nhiều lần lên một tấm wafer để tạo ra các mạch điện nhỏ hơn giới hạn vật lý của máy móc. Điểm đột phá trong sáng chế của Huawei là việc tìm ra cách tối ưu hóa để giảm số lần phơi sáng laser DUV xuống chỉ còn bốn lần. Trong điều kiện thông thường, để đạt độ chính xác tương tự với máy DUV, quy trình sản xuất sẽ đòi hỏi số lần phơi sáng nhiều hơn đáng kể, làm tăng độ phức tạp và rủi ro sai sót.
Đây được xem là lời giải bắt buộc của Huawei trước thực tế họ hoàn toàn bị cắt đứt khỏi nguồn cung máy quang khắc EUV của ASML – công ty Hà Lan đang nắm giữ độc quyền công nghệ này. Thay vì chờ đợi một sự thay đổi khó xảy ra trong chính sách xuất khẩu của phương Tây, Huawei đã chọn con đường tối ưu hóa triệt để những công cụ họ đang có trong tay.
Từ Kirin 9030 đến tham vọng 2nm: Đường dài và chông gai
Thông tin về bằng sáng chế 2nm xuất hiện ngay sau khi Huawei ghi nhận một thắng lợi quan trọng với việc ra mắt chip Kirin 9030 trên dòng điện thoại Mate 80. Đây là con chip đầu tiên được sản xuất trên tiến trình 5nm sử dụng công nghệ N+3 của SMIC, đối tác sản xuất bán dẫn lớn nhất Trung Quốc. Thành công của Kirin 9030 là minh chứng thực tế cho thấy liên minh công nghệ nội địa Trung Quốc đã phần nào làm chủ được các quy trình sản xuất tiên tiến mà không cần đến sự hỗ trợ trực tiếp từ Mỹ hay châu Âu.
Tuy nhiên, giới quan sát nhận định rằng khoảng cách từ 5nm xuống 2nm là một vực thẳm về mặt kỹ thuật. Việc áp dụng kỹ thuật đa lớp (multi-patterning) như SAQP trên máy DUV để làm chip 2nm sẽ đối mặt với thách thức khổng lồ về tỷ lệ lỗi. Khi số lượng các bước trong quy trình sản xuất tăng lên, khả năng xuất hiện lỗi trên các tấm wafer cũng tăng theo cấp số nhân. Điều này đồng nghĩa với việc năng suất (yield) có thể rất thấp, khiến chi phí sản xuất mỗi con chip trở nên đắt đỏ đến mức khó có thể thương mại hóa hiệu quả.
Cuộc đua song mã của ngành bán dẫn Trung Quốc
Mặc dù giải pháp dùng DUV để sản xuất chip 2nm vấp phải nhiều hoài nghi về tính kinh tế, nó vẫn là một phương án dự phòng chiến lược quan trọng. Song song với hướng đi này, các nguồn tin trong ngành cho biết Trung Quốc vẫn đang âm thầm dồn lực phát triển các hệ thống máy quang khắc EUV nội địa và nghiên cứu các vật liệu mới như ống nano carbon (carbon nanotube) cho chip 3nm.
Sự kín tiếng đặc trưng của ngành công nghiệp bán dẫn Trung Quốc khiến thế giới khó có thể đánh giá chính xác tiến độ thực sự của họ. Tuy nhiên, với những gì đã thể hiện qua dòng chip Kirin gần đây và các bằng sáng chế mới, Huawei đang gửi đi một thông điệp rõ ràng: họ sẵn sàng chấp nhận những giải pháp tốn kém và phức tạp nhất để duy trì sự tồn tại và phát triển trong cuộc chiến công nghệ toàn cầu.
#Cuộcchiếnbándẫn
Khai thác giới hạn cuối cùng của công nghệ DUV
Bằng sáng chế mới được công bố, dù đã được nộp từ năm 2022, mô tả chi tiết phương pháp kỹ thuật cho phép Huawei tận dụng cơ sở hạ tầng máy quang khắc tia cực tím sâu (DUV) hiện có để đạt được các thông số kỹ thuật của tiến trình 2nm. Theo phân tích của Tiến sĩ Frederick Chen, một chuyên gia nghiên cứu bán dẫn uy tín, tài liệu của Huawei cho thấy họ có thể đạt được kích thước bước sóng (pitch) 21nm, một tiêu chuẩn tương đương với các sản phẩm 2nm đang được TSMC và các hãng đúc chip hàng đầu thế giới phát triển.
Chìa khóa của giải pháp này nằm ở kỹ thuật Self-Aligned Quadruple Patterning (SAQP). Về cơ bản, đây là phương pháp "khắc" nhiều lần lên một tấm wafer để tạo ra các mạch điện nhỏ hơn giới hạn vật lý của máy móc. Điểm đột phá trong sáng chế của Huawei là việc tìm ra cách tối ưu hóa để giảm số lần phơi sáng laser DUV xuống chỉ còn bốn lần. Trong điều kiện thông thường, để đạt độ chính xác tương tự với máy DUV, quy trình sản xuất sẽ đòi hỏi số lần phơi sáng nhiều hơn đáng kể, làm tăng độ phức tạp và rủi ro sai sót.
Đây được xem là lời giải bắt buộc của Huawei trước thực tế họ hoàn toàn bị cắt đứt khỏi nguồn cung máy quang khắc EUV của ASML – công ty Hà Lan đang nắm giữ độc quyền công nghệ này. Thay vì chờ đợi một sự thay đổi khó xảy ra trong chính sách xuất khẩu của phương Tây, Huawei đã chọn con đường tối ưu hóa triệt để những công cụ họ đang có trong tay.
Từ Kirin 9030 đến tham vọng 2nm: Đường dài và chông gai
Thông tin về bằng sáng chế 2nm xuất hiện ngay sau khi Huawei ghi nhận một thắng lợi quan trọng với việc ra mắt chip Kirin 9030 trên dòng điện thoại Mate 80. Đây là con chip đầu tiên được sản xuất trên tiến trình 5nm sử dụng công nghệ N+3 của SMIC, đối tác sản xuất bán dẫn lớn nhất Trung Quốc. Thành công của Kirin 9030 là minh chứng thực tế cho thấy liên minh công nghệ nội địa Trung Quốc đã phần nào làm chủ được các quy trình sản xuất tiên tiến mà không cần đến sự hỗ trợ trực tiếp từ Mỹ hay châu Âu.
Tuy nhiên, giới quan sát nhận định rằng khoảng cách từ 5nm xuống 2nm là một vực thẳm về mặt kỹ thuật. Việc áp dụng kỹ thuật đa lớp (multi-patterning) như SAQP trên máy DUV để làm chip 2nm sẽ đối mặt với thách thức khổng lồ về tỷ lệ lỗi. Khi số lượng các bước trong quy trình sản xuất tăng lên, khả năng xuất hiện lỗi trên các tấm wafer cũng tăng theo cấp số nhân. Điều này đồng nghĩa với việc năng suất (yield) có thể rất thấp, khiến chi phí sản xuất mỗi con chip trở nên đắt đỏ đến mức khó có thể thương mại hóa hiệu quả.
Cuộc đua song mã của ngành bán dẫn Trung Quốc
Mặc dù giải pháp dùng DUV để sản xuất chip 2nm vấp phải nhiều hoài nghi về tính kinh tế, nó vẫn là một phương án dự phòng chiến lược quan trọng. Song song với hướng đi này, các nguồn tin trong ngành cho biết Trung Quốc vẫn đang âm thầm dồn lực phát triển các hệ thống máy quang khắc EUV nội địa và nghiên cứu các vật liệu mới như ống nano carbon (carbon nanotube) cho chip 3nm.
Sự kín tiếng đặc trưng của ngành công nghiệp bán dẫn Trung Quốc khiến thế giới khó có thể đánh giá chính xác tiến độ thực sự của họ. Tuy nhiên, với những gì đã thể hiện qua dòng chip Kirin gần đây và các bằng sáng chế mới, Huawei đang gửi đi một thông điệp rõ ràng: họ sẵn sàng chấp nhận những giải pháp tốn kém và phức tạp nhất để duy trì sự tồn tại và phát triển trong cuộc chiến công nghệ toàn cầu.
#Cuộcchiếnbándẫn
