ASML định hình ngành chip nhờ cỗ máy 400 triệu USD: Lớn hơn xe buýt 2 tầng, để vận chuyển cần ít nhất 7 máy bay Boeing, hiện đang độc quyền trên thị trường - Chi tiết bài viết | Vietcap AI News

ASML là công ty duy nhất trên thế giới có khả năng chế tạo thiết bị này.

Đằng sau cánh cửa phòng thí nghiệm được bảo vệ nghiêm ngặt ở Hà Lan, một cỗ máy khổng lồ đang âm thầm định hình lại tương lai của ngành công nghiệp bán dẫn. Đó là High NA, thế hệ thiết bị quang khắc EUV mà công ty ASML đã kỳ công phát triển trong suốt gần 1 thập kỷ. Với giá trị lên tới 400 triệu USD, đây là máy sản xuất vi mạch tiên tiến và đắt đỏ nhất từng được thế giới công nhận. 

High NA (High Numerical Aperture) nghĩa là khẩu độ số cao. Cỗ máy đánh dấu bước tiến mang tính cách mạng của công nghệ quang khắc EUV, vốn đã giúp ngành chip thu nhỏ kích cỡ các linh kiện điện tử.

Trong ngành công nghiệp bán dẫn, việc thu nhỏ kích thước transistor – những công tắc siêu nhỏ điều khiển dòng điện – luôn là chìa khóa để tăng tốc độ xử lý và giảm tiêu thụ điện năng. Tuy nhiên, khi transistor tiến gần đến giới hạn vật lý dưới 5nm, các công nghệ cũ như DUV (Deep Ultraviolet) hay EUV thông thường không còn đủ độ chính xác để khắc các chi tiết siêu nhỏ nữa.

High-NA EUV theo đó giải quyết bài toán bằng cách tăng góc hội tụ của chùm sáng (numerical aperture từ 0.33 lên 0.55), nhờ đó nâng độ phân giải lên đáng kể. Điều này cho phép sản xuất chip dưới 2nm – bước đệm quan trọng cho các thế hệ CPU, GPU và chip AI siêu mạnh trong tương lai.

Phóng viên CNBC đã có dịp tiếp cận phòng thí nghiệm của ASML tại Veldhoven vào tháng 4. Đây là lần đầu tiên High NA được ghi hình. Ngay cả đội ngũ nội bộ của ASML trước đó cũng chưa từng được chiêm ngưỡng cỗ máy này.

Công nghệ của tương lai

Theo kỹ sư trưởng Assia Haddou, cỗ máy High NA có kích thước “lớn hơn cả một chiếc xe buýt 2 tầng”. Thiết bị bao gồm 4 mô-đun, được sản xuất tại các nhà máy ở Connecticut, California (Mỹ), Đức và Hà Lan. Sau khi lắp ráp và kiểm tra tại Hà Lan, máy lại được tháo rời để vận chuyển đến khách hàng.

Quá trình vận chuyển cần ít nhất 7 máy bay Boeing 747 hoặc 25 xe tải. Chỉ riêng việc căn chỉnh các tia laser và thấu kính trong buồng khắc đã cần hàng tháng trời và đội kỹ sư tinh nhuệ từ Đức, Hà Lan và Mỹ. Chiếc máy đầu tiên được lắp đặt thương mại tại nhà máy Intel ở Oregon, Mỹ vào năm 2024.

ASML là công ty duy nhất trên thế giới có khả năng chế tạo thiết bị quang khắc EUV. Công nghệ này cho phép chiếu các mẫu thiết kế chip cực nhỏ lên tấm silicon, một quy trình then chốt để sản xuất các con chip tiên tiến. Những công ty hàng đầu như Apple, Nvidia, AMD cũng như các nhà sản xuất chip lớn như TSMC, Samsung, Intel đều phụ thuộc vào ASML để tạo ra sản phẩm của mình.

Hiện một số khách hàng đang dần chuyển sang sử dụng High NA, trong đó có Micron, SK Hynix và Rap. Nguyên nhân là bởi High NA cho hiệu suất cao hơn và giúp giảm chi phí sản xuất chip. 

Được biết, High NA vẫn sử dụng tia EUV giống như các thế hệ trước, nhưng điểm khác biệt chính là khẩu độ ống kính lớn hơn, giúp các mẫu thiết kế nhỏ được khắc lên wafer nhanh hơn. Theo Jos Benschop, Phó Chủ tịch điều hành công nghệ của ASML, điều này mang lại 2 lợi ích quan trọng, bao gồm thu nhỏ kích thước và nâng cao năng suất.

“NA cao sẽ mang lại 2 điều. Đầu tiên và quan trọng nhất là thu nhỏ. Thứ hai, bằng cách tránh tạo nhiều mẫu, bạn có thể tạo ra chúng nhanh hơn và nhiều hơn”, ông Jos Benschop nói. Benschop, người gia nhập ASML từ năm 1997, từng đóng vai trò chủ chốt trong quyết định đầu tư vào công nghệ EUV.

Trước đó, vào năm 2018, ASML chứng minh được tính khả thi của EUV và mở đường cho các đơn đặt hàng quy mô lớn. Công nghệ này hoạt động bằng cách bắn 50.000 giọt thiếc mỗi giây bằng tia laser cực mạnh, tạo ra plasma phát tia EUV với bước sóng chỉ 13,5 nanomet.

Để vận hành hệ thống, toàn bộ quá trình phải diễn ra trong môi trường chân không. Ngoài ra, các tấm gương đặc biệt được sản xuất bởi công ty Zeiss của Đức đóng vai trò quan trọng trong việc điều hướng ánh sáng.

Gordon Moore từng dự báo số lượng transistor trên một chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 18 tháng – nhưng đến nay, quy luật đó đang dần chậm lại vì giới hạn vật lý. High-NA không chỉ giúp kéo dài “hơi thở” của định luật Moore, mà còn mở ra cánh cửa cho các hướng đi mới như chiplet (chip tổ hợp), 3D stacking (xếp lớp 3D), hay các ứng dụng AI – nơi yêu cầu xử lý dữ liệu khổng lồ với năng lượng tối ưu.

ASML cho biết, đến năm 2030, hãng kỳ vọng sẽ sản xuất khoảng 20–25 máy High-NA mỗi năm và mỗi chiếc đều có thể định hình thế hệ chip của tương lai. Ở thời điểm hiện tại, mỗi cỗ máy trị giá gần 400 triệu USD – đắt hơn cả một chiếc Boeing 787 – nhưng lại là “cánh cửa duy nhất” để bước vào thế giới chip dưới 2 nanomet.

Nhờ khả năng chế tạo được máy EUV và High-NA EUV, ASML trở thành mắt xích không thể thay thế trong chuỗi cung ứng toàn cầu. Công ty này hiện đang hợp tác chặt chẽ với Zeiss (Đức) – đơn vị sản xuất hệ thấu kính phi cầu siêu chính xác – và các nhà cung cấp hệ laser plasma CO₂ từ Mỹ.

Tuy nhiên, vị thế độc quyền cũng khiến ASML vướng vào địa chính trị công nghệ. Mỹ đã gây áp lực buộc Hà Lan không cho phép ASML xuất khẩu máy EUV cho Trung Quốc.

Theo một quan chức của Bộ Thương mại Hà Lan, “High-NA là công nghệ lưỡng dụng, có thể ảnh hưởng đến an ninh quốc gia. Việc kiểm soát xuất khẩu là cần thiết để bảo đảm lợi ích chiến lược phương Tây”.

ASML nổi tiếng với các máy EUV đột phá, song các dòng máy DUV cũ hơn vẫn chiếm 60% doanh thu vào năm 2024. Hãng đã bán 44 máy EUV vào năm ngoái, với mức giá khởi điểm là 220 triệu USD. Máy DUV rẻ hơn nhiều, dao động từ 5 triệu USD đến 90 triệu USD. Doanh số DUV trong năm 2024 rơi vào khoảng gần 400 máy. 

Trung Quốc là bên mua chính các hệ thống DUV này, chiếm 49% doanh số ÁML trong quý II/2024. Doanh số bán hàng đạt đỉnh này là do “lượng đơn hàng tồn đọng lớn” mà ASML không thể đáp ứng cho đến năm ngoái. Đại diện công ty cho biết hoạt động kinh doanh tại Trung Quốc sẽ trở lại “mức bình thường trong lịch sử” từ 20% đến 25% vào năm 2025.

Theo: CNBC, WSJ

Vũ Anh-Link gốc