Cỗ máy 150 triệu USD thống trị ngành bán dẫn toàn cầu – Tin Công Nghệ Số hóa


Web Suamaytinhits.com có bài: Cỗ máy 150 triệu USD thống trị ngành bán dẫn toàn cầu – Tin Công Nghệ Số hóa Mỗi máy quang khắc của ASML có giá 150 triệu USD và là thành phần quan trọng nhất trong quá trình chế tạo chip bán dẫn hàng đầu thế giới. – Tin Công Nghệ

Bên trong một phòng sạch ở vùng nông thôn bang Connecticut (Mỹ), các kỹ sư đang trang bị lắp đặt một bộ phận quan trọng trong cỗ máy giúp duy trì tiến bộ ngành công nghệ trong tối thiểu 10 năm nữa. Chiếc máy là mặt hàng của ASML, đơn vị Hà Lan đang sở hữu những công nghệ tiên tiến nhất của ngành quang khắc, vốn vào vai trò sống còn với sản xuất chip.

Quang khắc là qui trình in lược đồ mạch lên bề mặt cảm quang của tấm silicon bằng phương pháp chiếu tia sáng về phía tấm nền silicon (wafer) qua một đĩa thủy tinh được vẽ sẵn lược đồ mạch. Mạch càng nhỏ càng cần những đèn chiếu tia sáng có bước sóng ngắn hơn, trong đó, tia siêu cực tím (EUV) là bước phát triển tối tân nhất hiện nay.

ASML ra mắt máy quang khắc EUV đầu tiên được sản xuất hàng loạt vào năm 2017, sau hàng chục năm làm chủ công nghệ này.

Cỗ máy thống trị ngành bán dẫn toàn cầu

 
 

Cỗ máy thống trị ngành bán dẫn ngoài nước

Hoạt động bên trong máy quang khắc EUV. Video: ASML

Thế hệ máy EUV hiện giờ có kích cỡ như ô tô buýt và tiêu hao khoảng 150 triệu USD. Mỗi chiếc có 100.000 cơ quan và tổng bề dài dây cáp khoảng 2 km. Quá trình vận chuyển linh kiện cho một máy EUV cần 40 container, ba máy bay vận tải và 20 xe tải.

Chỉ có một vài trung tâm đủ sức mua máy EUV của ASML, phần lớn đều nằm ở phía trong tay ba nhà sản xuất chip bán dẫn lớn số 1 thế giới: TSMC, Samsung và Intel.

“Đó là cỗ máy phi thường, 1 mặt hàng mang tính tình mạng và đột phá, đủ khả năng bổ sung sức sống cho ngành công nghiệp bán dẫn lâu năm tới”, Jesus del Alamo, giáo sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) ở Mỹ, nhận xét.

Ở Connecticut, một khối nhôm lớn đã được cắt gọn thành khung để giữ đĩa thủy tinh. Nó được di chuyển với độ chuẩn xác tới từng nanomet trong lúc phản xạ tia EUV để khắc chi tiết có kích thước tương đương vài nguyên tử trên chip silicon.

Linh kiện hoàn thiện sẽ có chuyển tới Veldhoven, Hà Lan, cuối năm nay và dự kiến được lắp lên máy EUV thế hệ tiếp theo vào đầu năm 2022. Intel phát biểu sẽ nắm giữ những chip trước mắt được sản xuất bởi hệ thống này vào năm 2023.

Các cỗ máy EUV của AMSL đã bám trụ định luật Moore, khái niệm đóng vai trò tượng trưng với tiến bộ kỹ thuật không những trong ngành chế tác chip, mà còn với ngành công nghệ và nền kinh tế nói chung.

Theo định luật Moore, con số bóng bán dẫn (transistor) trong chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 18-24 tháng. Định luật này được mang ra vào những năm 1960 bởi đồng sáng lập Intel Gordon Moore. Cho đến giữa những năm 2000, ngành công nghiệp sản xuất chip vẫn bắt kịp quy luật bằng phương pháp liên tục thu nhỏ kích thước của bóng bán dẫn và mạch điện trên bề mặt wafer.

Khó khăn trong thu nhỏ bóng bán dẫn khiến các hãng sản xuất chip dần chuyển qua công nghệ 3D nhằm tận dụng không gian ở trên bề mặt wafer thông thường, từ đó tích hợp nhiều bóng bán dẫn lên chip hơn.

Nhiều người cho rằng điều này sẽ chấm dứt định luật Moore, nhưng ít nhiều chuyên gia tin máy quang khắc EUV cũng có thể có thể giúp tiếp tục se khít kích cỡ linh kiện và duy trì khái niệm này. “Cái kết của định luật Moore đã biết thành phóng đại. Tôi nghĩ nó vẫn sẽ tiếp tục trong thời gian dài”, del Alamos nói.

Sản phẩm của ASML đóng vai trò công ty trong cuộc cạnh tranh địa chính trị giữa Mỹ và Trung Quốc, khi Washington đang tìm mọi cách ngăn Bắc Kinh tiếp cận được các máy quang khắc này. Chính phủ Mỹ gây áp lực với Hà Lan nhằm ngăn nước này cấp giấy phép xuất khẩu cần có để ASML chuyển giao máy quang khắc cho khách hàng Trung Quốc.

“Không thể chế tác chip hiện đại nếu thiếu máy của ASML. Phần lớn công đoạn đây là kết quả của nhiều năm thí nghiệm công nghệ và cực khó tiếp cận chúng. Mỗi linh kiện trong EUV đều cực kỳ phức tạp”, Will Hunt, nhà phân tích tại Đại học Georgetown của Mỹ, cho hay.

Công nhân lắp ráp một máy quang khắc EUV. Ảnh: ASML.

Công nhân lắp ráp một máy quang khắc EUV. Ảnh: ASML

Chế tạo bộ vi xử lý đòi hỏi những kỹ thuật tiên tiến nhất thế giới. Chip bán dẫn bắt đầu từ khối tinh thể silicon hình trụ, được cắt gọn thành từng tấm wafer mỏng và tráng lớp vật liệu nhạy sáng, sau đó liên tục được phơi trước những tia sáng có tạo hình nhất định. Những phần không tiếp xúc ánh sáng được loại bỏ bằng chất hóa học để thực hiện được mạch điện tử. Các wafer sau đó được cắt để có những chip riêng lẻ.

Thu nhỏ linh kiện vẫn chính là cách chắc chắn nhất để tăng sức mạnh xử lý của mỗi chip, vì electron di chuyển hữu hiệu hơn với các linh kiện cỡ nhỏ và tăng con số linh kiện trên chip cũng giúp tăng năng lực tính toán tổng thể.

EUV sử dụng tia sáng với bước sóng 13,5 nanomet, so với khoảng 193 nanomet của công nghệ cực tím sâu (DUV) trước đó.

Cần hàng chục năm để giải quyết những thử thách kỹ thuật với EUV. Tạo ra tia sáng với bước sóng này cũng là vấn đề lớn. ASML áp dụng phương thức chiếu tia laser công suất cao vào một giọt thiếc siêu nhỏ tới 50.000 lần/giây để hoàn thành được chùm tia sáng mạnh.

Thấu kính thường thì hấp thụ ánh sáng EUV, khiến cỗ máy phải dùng những tấm gương phủ chất liệu đặc biệt với độ chuẩn xác cực cao để điều tiết hướng tia sáng. Bên trong máy, tia EUV phản xạ qua nhiều tấm gương trước khi chiếu vào đĩa thủy tinh chứa sơ đồ mạch.

“Thật sự không ai muốn dùng EUV. Nó xuất hiện chậm tới 20 năm và có giá cao gấp 10 lần dự kiến. Tuy nhiên, đây là công cụ duy nhất hiện giờ để chế tạo những kiến trúc rất là sát nhau”, David Kanter, nhà phân tích thuộc đơn vị Real World Technologies, cho hay.

Cỗ máy mới của ASML bổ sung thêm cách thức chế tạo những chi tiết nhỏ hơn, đó là khẩu độ số lớn, cho phép tăng độ nét hình ảnh bằng phương pháp cho ánh sáng đi qua thấu kính ở không ít góc khác nhau. Điều này đỏi hỏi những tấm gương lớn hơn đáng kể, cùng phần mềm và phần cứng mới để khống chế chính xác linh kiện.

Thế hệ máy EUV hiện nay của ASML có thể tạo ra những chip có độ sắc nét 13 nanomet, khi đang thế hệ tiếp theo cũng đều có thể khắc những chi tiết với kích cỡ chỉ 8 nanomet.

Khách hàng nổi bật nhất của ASML hiện giờ là TSMC, nhà cung cấp chip cho đồng loạt tập đoàn lớn như Apple, Nvidia và Intel. Bản thân Intel đã chậm trễ trong ứng dụng EUV và bị các đối thủ vượt mặt, buộc họ chuyển một phần hoạt động sản xuất cho TSMC.

Công ty Hà Lan không cho là rằng tiến bộ công nghệ dựa trên máy quang khắc của họ sẽ từ từ lại trong tương lai gần. “Tôi không thích nói tới cái kết của định luật Moore”, Martin van den Brink, Giám đốc công nghệ ASML, nói.

Điệp Anh (theo Wired )

máy quang khắc, chip bán dẫn, EUV, ASML, Công nghệ, Phân tích

Nội dung Cỗ máy 150 triệu USD thống trị ngành bán dẫn toàn cầu – Tin Công Nghệ Số hóa được tổng hợp sưu tầm biên tập bởi: Sửa máy tính ITS. Mọi ý kiến vui lòng gửi Liên Hệ cho suamaytinhits.com để điều chỉnh. suamaytinhits.com tks.

Quảng Cáo
Đặt Banner Quảng cáo, Textlink, Guest Post
Liên Hệ Ngay: 1900636343

Bài Viết Liên Quan


Quảng Cáo
Đặt Banner Quảng cáo, Textlink, Guest Post
Liên Hệ Ngay: 1900636343

Bài Viết Khác