Vừa qua, Huawei đã xác nhận đạt được bước đột phá mới trong nghiên cứu chế tạo máy quang khắc EUV trong một bài đăng trên website của mình khi công bố bằng sáng chế về một linh kiện sử dụng trong các hệ thống này. Bằng sáng chế có số hiệu 202110524685X này có thể giải quyết vấn đề tia EUV tạo ra các mẫu hình không đồng nhất, khiến bề mặt tấm bán dẫn trở nên "gồ ghề" thay vì độ phẳng tuyệt đối như yêu cầu.

Thành công đột phá này được kỳ vọng có thể mở đường cho việc sản xuất các chip có tiến trình dưới 10nm tại Trung Quốc. Tuy nhiên, hành trình này sẽ còn rất gian nan và khó có thể diễn ra trong một sớm một chiều.

Vấn đề được mô tả trong bằng sáng chế của Huawei nằm trong công đoạn cuối của quá trình sản xuất chip, gây ra do các bước sóng siêu ngắn của tia EUV. Bằng sáng chế mô tả về một dãy các tấm gương giúp chia tách chùm sáng thành nhiều chùm sáng nhỏ hơn.

Mỗi chùm sáng nhỏ này sẽ được phản xạ với các tấm gương hiển vi riêng biệt. Mỗi tấm gương được xoay theo các góc khác nhau để tạo ra các hình mẫu giao thoa nhau, để khi kết hợp lại có thể loại bỏ được các mẫu hình không đồng nhất tạo ra một chùm sáng đồng nhất. Bên cạnh việc đồng nhất các chùm sáng, Huawei cho biết phương pháp sẽ tạo điều kiện cho việc tạo ra và hình thành nên các hạt nano trên bề mặt các mạch tích hợp hoặc các chip bán dẫn siêu nhỏ.

Điều thú vị là hãng ASML, nhà cung cấp duy nhất cho máy quang khắc EUV hiện tại, cũng từng nộp một đơn sáng chế về phương pháp tương tự của Huawei vào năm 2016, nhưng bị vi phạm bản quyền của một bằng sáng chế khác nên không ứng dụng được.

Sự khác biệt giữa 2 bằng sáng chế là ASML sử dụng phương pháp phân tách cùng một chùm sáng và va chạm tại các điểm khác nhau để tạo ra một ánh sáng đồng nhất trên các tấm nền phẳng, trong khi Huawei sử dụng các gương phản xạ xoay để giảm số lượng các mẫu hình sáng tối trên cùng một khu vực.

Báo cáo từ trang UDN cho biết, bên cạnh Huawei, các tổ chức nghiên cứu khác của Trung Quốc, ví dụ Đại học Thanh Hoa, cũng đạt được bước tiến về việc làm chủ các nguồn sáng mới có thể sử dụng cho công nghệ quang khắc EUV. Trong khi đó Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc cũng đã làm chủ được các công nghệ về hệ thống gương.

Hình minh họa hệ thống gương phản xạ trong máy quang khắc EUV của ASML

Ngay cả khi đã đạt được các bước tiến này, Trung Quốc vẫn rất khó có thể sản xuất được các máy quang khắc EUV trong tương lai gần. Bởi vì ngoài các công nghệ về nguồn sáng và gương phản xạ, mỗi cỗ máy quang khắc EUV còn cần hơn 100.000 linh kiện khác nhau, đòi hỏi phải có sự gắn kết chặt chẽ trong một chuỗi cung ứng khổng lồ từ nhiều quốc gia trên thế giới. Do vậy, đây sẽ là một trở lực lớn cho hy vọng muốn làm chủ toàn bộ chuỗi cung ứng này của Trung Quốc bằng cách tự mình sản xuất toàn bộ các linh kiện đó.

Hãng ASML mất 17 năm nghiên cứu với chi phí lên tới hơn 6 tỷ Euro mới phát triển được thiết bị quang khắc EUV đa lớp thế hệ đầu tiên, chỉ được sử dụng bởi TSMC, Samsung, Micron Intel và SK Hynix. Mỗi cỗ máy này được bán với giá lên đến 150 triệu USD nhưng thường không đủ đáp ứng nhu cầu từ các nhà sản xuất chip.

Hiện tại, dù vẫn dùng các máy quang khắc DUV đời cũ, nhưng nhà sản xuất chip Trung Quốc SMIC vẫn có thể sản xuất được các chip 7nm, nhưng năng suất và giá thành không thể so sánh được với các chip 7nm sản xuất bằng máy quang khắc EUV. Bên cạnh đó, máy quang khắc EUV đang giúp các nhà sản xuất chip trên thế giới tiếp cận các tiến trình công nghệ thấp hơn nữa như 5nm và thậm chí 3nm.