Trung Quốc đang gặp phải những điểm nghẽn (chokepoint) chí tử ở trong từng phân khúc của chuỗi cung ứng bán dẫn. Ở trái tim của chuỗi cung ứng đó, việc sản xuất các thiết bị chế tạo bán dẫn (SME) thể hiện trọn vẹn sự bất lực của Trung Quốc trong việc catch-up với các công ty dẫn đầu ngành - hiện chỉ gồm 5 công ty với 1 của Hà Lan, 1 của Nhật Bản và 3 của Mỹ - chiếm tới 65% thị phần SME toàn cầu.
Các SME cần thiết của toàn bộ chuỗi bao gồm (i) máy lắng đọng (deposition machine) để tạo chất nền; (ii) máy xử lý điện trở (resist processing machine) để phủ chất cản quang lên bề mặt chất nền; (iii) máy quang khắc; (iv) các công cụ khắc (etching tools); (v) các thiết bị làm phẳng cơ học hóa học (chemical mechanical planarization - CMP); (vi) các thiết bị kiểm soát quy trình (process control tools) . Trong đó, máy quang khắc (photolithography) được coi như thiết bị phức tạp nhất của chuỗi. Mặc dù. Trung Quốc xác định đến năm 2030 họ sẽ phải đảm bảo 50% số SME được sản xuất trong nước sẽ do các công ty bán dẫn bản địa bao tiêu nhưng thật khó hiểu khi đầu tư cho SME chỉ chiếm một phần cực nhỏ trong tổng đầu tư của Quỹ bán dẫn quốc gia (Big Fund). Ở vòng đầu tư thứ nhất, đầu tư cho SME chỉ chiếm 7% tổng vốn đầu tư của Big Fund.
Nhưng ngay cả khi tăng tỷ trọng đầu tư lên, khoảng cách công nghệ giữa SMEE hay Naura của Trung Quốc cũng cách xa hàng thập kỷ so với ASML hay Nikon. Vào tháng 2 năm nay, một bài báo của SCMP đã "bóc" được rằng chip 5nm và 7nm của SMIC được sản xuất bằng máy móc nhập khẩu của Lam Research và Advance Materials (Mỹ) hoặc nhập từ TSMC. Tranh thủ dịp đó, mình có hỏi được một "cao nhân" từng làm trong ASML về khả năng bắt kịp của Trung Quốc trong lĩnh vực chế tạo quang khắc - lĩnh vực mà ASML đang chiếm hơn 90% thị phần toàn cầu. Cao nhân điểm huyệt 3 câu làm mình tỉnh ngộ. Từ đó mình hiểu rằng riêng máy quang khắc thì tiền không giải quyết được bài toán bắt kịp công nghệ. Nói cách khác, không phải cứ có tiền là có tất cả. Trong cuốn sách của mình với Jenny Tue Anh Nguyen, điều này sẽ được phân tích kỹ càng ở cả 3 phân khúc của chuỗi cung ứng bán dẫn chứ không chỉ mỗi phân khúc chế tạo/fab.
Chỉ điểm ra đây một "huyệt" đó là hiện nay Trung Quốc vẫn đang loay hoay với việc có được nguồn sáng cực tím (EUV).
ASML tạo ra nguồn sáng EUV từ plasma được tạo ra bằng laser, trong đó các xung laser mạnh được chiếu tới các giọt thiếc lỏng nhỏ. Tia laser nghiền nát các giọt nước và tạo ra ánh sáng xung EUV trong quá trình va chạm. Sau quá trình lọc và lấy nét phức tạp, nguồn sáng EUV có công suất khoảng 250W sẽ được tạo ra. Trước khi chạm tới con chip, chùm tia EUV trải qua sự phản xạ từ 11 gương, mỗi gương gây tổn thất năng lượng khoảng 30%. Kết quả là công suất của chùm tia khi chạm tới tấm bán dẫn sẽ nhỏ hơn 5W. Điều này có thể trở thành vấn đề khi sản xuất chuyển sang 3nm hoặc 2nm.
Năm 2021, Công ty đầu tư Hubble của Huawei đã đầu tư vào một nhà sản xuất nguồn sáng cho máy quang khắc. Năm 2022, Huawei đã đăng ký bằng sáng chế cho “nguồn sáng có khả năng cực tím” (EUV-capable light source), giúp công ty có thể thử nghiệm sử dụng nguồn sáng như vậy trong máy in thạch bản của riêng mình . Mối quan hệ chặt chẽ của Huawei với SiCarrier và Zetop Technologies, những nhà phát triển nguồn sáng cho kỹ thuật in thạch bản, và việc kỹ thuật in thạch bản đã được ghi rõ ràng trong các kế hoạch chiến lược của Huawei củng cố giả thuyết rằng Huawei đang trở thành điều phối viên trung tâm cho chuỗi cung ứng in thạch bản tại Trung Quốc .
Các nhà khoa học và nghiên cứu Trung Quốc mới chỉ đang ở giai đoạn nghiên cứu làm sao để có thể sản xuất được các “nguồn sáng” (light source) phục vụ cho máy quang khắc EUV của đất nước trong tương lai với lý thuyết về một cơ chế phát quang mới được gọi là microbunching trạng thái ổn định (SSMB). Cập nhật mới nhất là họ đã chế tạo được máy sản xuất tại một phòng thí nghiệm đặt ở Đức - nhân tiện nói luôn rằng Trung Quốc quá cần các công ty quang học Đức nếu muốn sản xuất máy quang khắc.
Dẫu vậy, như các bạn thấy trong hình, khoảng cách giữa một công ty Trung Quốc với công ty dẫn đầu ngành về SME đến năm 2030 đâu đó sẽ chừng 10 năm, ngắn hơn so với 17 năm hiện nay. Nhưng 10 năm thì bằng đúng bài hát của Đen Vâu rồi. Càng hiểu về ngành, càng thấy may mắn vì cao nhân ASML đã chủ động nói chuyện với mình
