Cỗ máy 150 triệu USD vượt tầm với của Trung Quốc

Tham vọng tự cường bán dẫn của Trung Quốc hay bất kỳ quốc gia nào đều 'phi thực tế', nếu nhìn vào máy in thạch bản cực tím hiện đại nhất hiện nay.

Máy in thạch bản cực tím của ASML trong một phòng thí nghiệm của IBM. (Ảnh: NYT)

Những ngày này, Tổng thống Mỹ Joe Biden và các nhà lập pháp tại Washington lo lắng về tham vọng của Trung Quốc với công nghệ chip nền tảng. Song, cỗ máy khổng lồ của một công ty Hà Lan cho thấy, hy vọng tự cung tự cấp bán dẫn của bất kỳ quốc gia nào cũng đều không khả thi.

Đó chính là thiết bị do ASML Holding sản xuất. Máy sử dụng một loại ánh sáng khác biệt để xác định mạch siêu nhỏ trên chip. Công cụ mất hàng thập kỷ phát triển và chỉ chính thức sản xuất số lượng lớn vào năm 2017 với giá bán hơn 150 triệu USD. Để giao cho khách hàng, cần tới 40 container chở hàng, 20 xe tải và 3 chiếc Boeing 747.

Cần tới 40 container chở hàng, 20 xe tải và 3 chiếc Boeing 747 để vận chuyển cỗ máy. (Ảnh: NYT)

Cần có cỗ máy phức tạp này mới có thể làm ra con chip hiện đại nhất. Chính quyền cựu Tổng thống Mỹ Donald Trump đã vận động thành công chính phủ Hà Lan để ngăn việc bán máy cho Trung Quốc vào năm 2019. Chính quyền ông Biden cũng không có dấu hiệu thay đổi lập trường.

Các nhà sản xuất không thể chế tạo chip hiện đại nếu thiếu hệ thống. Theo nhà phân tích Will Hunt, chỉ có ASML mới sản xuất được nó. Ông cho rằng, Trung Quốc cần ít nhất một thập kỷ để xây dựng thiết bị tương tự.

Bản thân cỗ máy của ASML là tác phẩm của kỹ thuật và linh kiện từ Nhật Bản, Mỹ và Đức. Nó là lời nhắc nhở cho thấy chuỗi cung ứng mang tính chất toàn cầu đến thế nào, là thực tế phải chấp nhận với mọi quốc gia muốn tự cường bán dẫn.

Không chỉ Trung Quốc mà Mỹ cũng có tham vọng ấy. Quốc hội Mỹ đang bàn kế hoạch chi hơn 50 tỷ USD để giảm lệ thuộc vào các nhà sản xuất chip nước ngoài. Nhiều cơ quan chính phủ bày tỏ quan ngại khi phụ thuộc vào Đài Loan và vị trí địa lý của Đài Loan với Trung Quốc.

Nghiên cứu đầu năm nay của hãng tư vấn Boston và Hiệp hội Công nghiệp bán dẫn ước tính để tạo ra một chuỗi cung ứng chip khép kín cần ít nhất 1 nghìn tỷ USD. Nó sẽ kéo theo giá chip và sản phẩm trang bị chip tăng mạnh. Ông Whilly Shil, Giáo sư Quản trị Đại học Kinh doanh Harvard, nhận xét mục tiêu này “hoàn toàn phi thực tế” với bất kỳ ai. Công nghệ của ASML là “ví dụ tuyệt vời cho thấy vì sao chúng ta có thương mại toàn cầu”.

Tình hình tô đậm tầm quan trọng của ASML, một hãng vô danh nay có vốn hóa thị trường vượt 285 tỷ USD. C.J. Mus, nhà phân tích của Evercore ISI, gọi ASML là “công ty quan trọng nhất bạn chưa bao giờ nghe đến”.

Một ray chuyển động chứa silicon wafer bên trong máy in thạch bản cực tím. (Ảnh: NYT)

Thành lập năm 1984 bởi gã khổng lồ Philips và Advanced Semiconductor Materials International, ASML nay là một doanh nghiệp độc lập và là nhà cung ứng thiết bị sản xuất chip lên quan tới công nghệ quan khắc (in thạch bản) lớn nhất thế giới. In thạch bản là quá trình sử dụng ánh sáng để in các mẫu mạch cực nhỏ lên các tấm silicon một cách liên tục. Một chip càng có nhiều bóng bán dẫn và các linh kiện khác sẽ càng mạnh mẽ hơn và lưu trữ dữ liệu nhiều hơn. Theo Định luật Moore, số lượng bóng bán dẫn trên một mạch tích hợp sẽ tăng gấp đôi mỗi 2 năm. Định luật được đặt theo tên của ông Gordon Moore, đồng sáng lập Intel.

Năm 1997, ASML bắt đầu nghiên cứu chuyển sang ánh sáng tia cực tím (EUV). Ánh sáng này có bước sóng siêu nhỏ, có thể tạo ra các mạch nhỏ hơn nhiều lần so với in thạch bản thông thường. Công ty quyết định sản xuất máy móc dựa trên công nghệ đó. Nỗ lực của họ tiêu tốn 8 tỷ USD từ cuối những năm 1990.

Thời gian, tiền bạc và công sức đổ vào đã không phụ lòng ASML. Ngày nay, công ty lắp ráp các máy móc hiện đại với kính nhập từ Đức, phần cứng phát triển tại Mỹ, chất hóa học và linh kiện quan trọng đến từ Nhật Bản.

Theo CEO Peter Wennink, những năm đầu thiếu thốn tiền bạc khiến họ phải sử dụng phát minh từ một số nhà cung ứng và tạo ra cái mà ông gọi là “mạng lưới kiến thức cộng tác”. Họ ở vào tình thế không cố làm những gì người khác đã làm tốt hơn.

ASML được xây dựng dựa trên hợp tác quốc tế. Đầu những năm 1980, các nhà nghiên cứu tại Mỹ, Nhật Bản và châu Âu bắt đầu cân nhắc chuyển sang nguồn sáng khác. Intel cùng hai nhà sản xuất chip khác của Mỹ, cũng như phòng thí nghiệm của Bộ Năng lượng Mỹ đã tham gia sáng kiến. Năm 1999, sau hơn một năm đàm phán, ASML cũng được gia nhập. Các đối tác khác bao gồm trung tâm nghiên cứu Imec tại Bỉ, Sematech tại Mỹ. ASML sau đó được nhận đầu tư lớn từ Intel, Samsung và TSMC để tài trợ phát triển.

Do bản chất khác thường của tia cực tím, ASML phải nhờ cậy công ty chuyên về kính quang của Đức, Zeiss, thiết kế hệ thống máy chiếu mới nặng 2 tấn để xử lý tia cực tím, cùng 6 tấm gương có hình dáng đặc biệt được mài, đánh bóng và tráng trong vài tháng dưới quy trình vô cùng công phu, sử dụng chùm ion để loại bỏ mọi khiếm khuyết.

Ngoài ra, ASML còn phải thiết kế lại một số bộ phận cho phù hợp với cỗ máy mới cũng như chất hóa học mới. Các công ty Nhật Bản hiện cung ứng hầu hết các sản phẩm này.

Một silicon wafer chứa đầy chip siêu nhỏ được làm ra từ cỗ máy hơn 150 triệu USD. (Ảnh: NYT)

Từ khi ASML giới thiệu phiên bản EUV thương mại năm 2017, khách hàng mới mua được 100 máy. Họ bao gồm những nhà sản xuất chip lớn như TSMC, Samsung. Intel và IBM cũng công nhận EUV vô cùng quan trọng với kế hoạch của họ. Ông Dario Gil, Phó Chủ tịch cấp cao IBM, đánh giá: “Nó rõ ràng là cỗ máy phức tạp nhất con người từng chế tạo”.

Trong báo cáo cuối cùng gửi lên Quốc hội và Tổng thống Biden hồi tháng 3, Ủy ban An ninh quốc gia về Trí tuệ nhân tạo Mỹ đề xuất mở rộng lệnh cấm xuất khẩu sang các máy ASML hiện đại khác. Dù vậy, ông Hunt và các chuyên gia chính sách khác tranh luận cho rằng Trung Quốc đã sử dụng các máy móc này, cấm bán sẽ ảnh hưởng đến ASML mà không mang lại nhiều lợi ích chiến lược.

Bản thân ASML cũng không muốn lệnh cấm như vậy. Lệnh cấm xuất khẩu máy in thạch bản cực tím sang Trung Quốc có hiệu lực từ năm 2019, không ảnh hưởng nhiều đến ASML do vẫn còn nhiều nước “xếp hàng dài” chờ đợi. Dù vậy, khoảng 15% doanh số của hãng đến từ việc bán máy móc cũ cho đại lục.

Du Lam (Theo NYT)

Các hãng chip kiếm đậm trong khủng hoảng bán dẫn, trừ Samsung

Báo cáo của hãng nghiên cứu TrendForce chỉ ra doanh thu gộp của 10 nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới lập kỷ lục 22,75 tỷ USD trong quý I.