ASML công bố bước đột phá EUV – mở đường tăng 50% sản lượng chip toàn cầu

Các nhà nghiên cứu của ASML Holding cho biết họ đã tìm ra cách tăng công suất của nguồn sáng trong một loại máy sản xuất chip quan trọng, qua đó có thể giúp sản xuất nhiều hơn tới 50% số lượng chip vào cuối thập kỷ này, nhằm duy trì lợi thế của tập đoàn Hà Lan trước các đối thủ mới nổi từ Mỹ và Trung Quốc.

ASML Holding hiện là nhà sản xuất duy nhất trên thế giới cung cấp máy quang khắc cực tím bước sóng cực ngắn (EUV) thương mại – công cụ then chốt giúp các nhà sản xuất chip như Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Intel và nhiều hãng khác sản xuất các dòng chip điện toán tiên tiến.

“Đây không phải là một màn trình diễn mang tính thử nghiệm hay chỉ chứng minh trong thời gian ngắn rằng nó có thể hoạt động” , Michael Purvis – trưởng nhóm công nghệ nguồn sáng EUV của ASML – cho biết.

“Đây là một hệ thống có thể tạo ra 1.000 watt công suất trong điều kiện tương tự như khi vận hành tại nhà máy của khách hàng” , ông nói thêm khi trao đổi tại cơ sở của công ty gần San Diego, bang California.

Những cỗ máy cốt lõi của ngành sản xuất chip

Máy EUV có vai trò quan trọng đến mức các chính quyền Mỹ thuộc cả hai đảng đã phối hợp với chính phủ Hà Lan để ngăn chặn việc xuất khẩu loại thiết bị này sang Trung Quốc, điều đã thúc đẩy Bắc Kinh khởi động chương trình quốc gia nhằm phát triển các hệ thống tương tự.

Tại Mỹ, ít nhất hai công ty khởi nghiệp Substrate và xLight đã huy động hàng trăm triệu USD để phát triển công nghệ cạnh tranh với ASML. Trong đó, xLight nhận được tài trợ của chính phủ dưới thời Tổng thống Donald Trump.

Với bước tiến công nghệ được công bố ngày hôm nay – lần đầu tiên được Reuters đưa tin ASML muốn nới rộng khoảng cách với các đối thủ tiềm năng bằng cách cải tiến khâu phức tạp nhất về mặt công nghệ của hệ thống.

Đó là quá trình tạo ra ánh sáng EUV với công suất và đặc tính phù hợp để sản xuất chip ở quy mô lớn. Các nhà nghiên cứu của hãng đã tìm ra cách tăng công suất nguồn sáng EUV từ mức 600 watt hiện nay lên 1.000 watt.

Lợi ích lớn nhất của việc tăng công suất là có thể sản xuất nhiều chip hơn mỗi giờ, qua đó giúp giảm chi phí cho mỗi con chip.

Máy EUV có thể xử lý 330 tấm wafer mỗi giờ vào năm 2030

Trong quy trình sản xuất, chip được ‘in’ theo cách tương tự như chụp ảnh ánh sáng EUV chiếu lên tấm wafer silicon đã phủ lớp hóa chất đặc biệt gọi là photoresist. Khi nguồn sáng EUV mạnh hơn, các nhà máy chip cần thời gian chiếu sáng ngắn hơn.

“Chúng tôi muốn đảm bảo khách hàng có thể tiếp tục sử dụng công nghệ EUV với chi phí thấp hơn nhiều” , ông Teun van Gogh – Phó Chủ tịch điều hành phụ trách dòng máy EUV NXE của ASML – chia sẻ.

Theo ông, đến cuối thập kỷ này, mỗi máy EUV có thể xử lý khoảng 330 tấm wafer silicon mỗi giờ, tăng so với 220 tấm hiện nay. Tùy vào kích thước chip, mỗi wafer có thể chứa từ vài chục đến hàng nghìn con chip.

ASML đạt được bước tăng công suất bằng cách tiếp tục phát triển phương pháp vốn đã khiến các cỗ máy của hãng trở thành một trong những hệ thống công nghệ phức tạp nhất từng được con người tạo ra.

Để tạo ra ánh sáng có bước sóng 13,5 nanomet, máy của ASML phun một dòng giọt thiếc nóng chảy qua một buồng đặc biệt, nơi một tia laser carbon dioxide công suất lớn nung nóng chúng thành plasma.

Plasma là trạng thái vật chất siêu nóng, trong đó các giọt thiếc có nhiệt độ cao hơn cả bề mặt Mặt Trời và phát ra ánh sáng EUV. Ánh sáng này sau đó được thu gom bằng hệ thống quang học chính xác do Carl Zeiss AG cung cấp và đưa vào máy để in chip.

Quang Hùng Studio

Những cải tiến quan trọng được công bố lần này gồm tăng gấp đôi số giọt thiếc lên khoảng 100.000 giọt mỗi giây, đồng thời định hình chúng thành plasma bằng hai xung laser nhỏ, thay vì một xung như trong các máy hiện nay.

“Đây là một thách thức rất lớn vì cần làm chủ rất nhiều công nghệ khác nhau” , ông Jorge J. Rocca – giáo sư tại Colorado State University, người chuyên nghiên cứu công nghệ laser – nhận định. “Việc đạt được mức 1 kilowatt là điều thực sự đáng kinh ngạc. Chúng tôi thấy một lộ trình khá rõ ràng để đạt 1.500 watt, và không có lý do cơ bản nào khiến chúng tôi không thể đạt 2.000 watt” , Purvis nói.

ASML tin rằng những kỹ thuật giúp đạt mức 1.000 watt sẽ mở đường cho các bước tiến tiếp theo trong tương lai.