‘Gót chân Achilles’ của ngành chip Trung Quốc

Mỹ đang nhắm vào điểm yếu của ngành chip Trung Quốc bằng cách kiểm soát xuất khẩu các yếu tố đầu vào quan trọng, đến mức Bắc Kinh cáo buộc Mỹ “khủng bố công nghệ”.

Hôm 10-8, ngay sau khi Tổng thống Mỹ Joe Biden ký Đạo luật chip và khoa học, trong đó dành riêng 52,7 tỉ USD cho nghiên cứu và sản xuất chất bán dẫn, Bộ Ngoại giao Trung Quốc đã chỉ trích đây là một ví dụ nữa cho thấy sự “cưỡng bức kinh tế” của Mỹ.

Thời báo Hoàn Cầu cho rằng luật này ra đời nhằm mục đích làm tê liệt chuỗi cung ứng chất bán dẫn của Trung Quốc.

Phụ thuộc nước ngoài

Phản ứng của Trung Quốc phần nào cho thấy những lo ngại của họ về việc Washington sẽ tìm cách cản bước Bắc Kinh tiến tới đỉnh cao về công nghệ bán dẫn. Thời gian qua Mỹ đã và đang làm điều đó khi nhắm vào điểm yếu của Trung Quốc ở mảng này.

Hiện nay chuỗi giá trị chất bán dẫn toàn cầu gồm khoảng 300 thành phần đầu vào do hàng chục quốc gia cung cấp. Trong đó có một thành phần rất quan trọng là thiết bị in thạch bản (lithography) dùng để sản xuất chip.

Tạp chí The Diplomat nhận định kỹ thuật in thạch bản – quá trình in các mẫu mạch tích hợp lên các đĩa bán dẫn (wafer) silicon – là một điểm yếu đáng chú ý của ngành chip Trung Quốc.

Ngành công nghiệp này của Trung Quốc nhìn chung không có tính cạnh tranh trong lĩnh vực thiết bị sản xuất chất bán dẫn (SME) và tự động hóa thiết kế điện tử (EDA).

Hiện nay Công ty vi điện tử Thượng Hải (SMEE) – nhà sản xuất máy in thạch bản duy nhất của Trung Quốc – đang sản xuất hàng loạt thiết bị sử dụng quy trình 90 nanomet (nm) và đã phát triển các máy 14nm.

Dù đã đạt những kết quả khá ấn tượng, SMEE vẫn đi sau nhiều so với công ty dẫn đầu về kỹ thuật in thạch bản toàn cầu có trụ sở tại Hà Lan là ASML. ASML sản xuất các máy có khả năng khắc mạch cho các chip tiên tiến dưới 7nm.

Đối diện với rào cản từ kiến thức cho tới vốn đầu tư, lựa chọn tốt nhất của Bắc Kinh là tiếp tục mua hàng của ASML. Sự phụ thuộc này đang nổi lên như một rủi ro ngày càng tăng cho các nhà sản xuất chip Trung Quốc.

Tháng 1-2021, Trung tâm An ninh và công nghệ mới nổi (CSET) ở Mỹ công bố báo cáo cho rằng những điểm yếu của Trung Quốc về SME, phần mềm EDA, sở hữu trí tuệ trong thiết kế chip, và các vật liệu tiên tiến đã tạo ra “một cơ hội chính sách” cho Mỹ.

Washington có thể khai thác cơ hội này bằng cách đưa ra các biện pháp kiểm soát xuất khẩu và đầu tư.

Chiến lược kiểm soát của Mỹ

Để làm chậm bước tiến về chất bán dẫn của Trung Quốc, hiện Mỹ đã tăng cường các biện pháp hạn chế đối với tất cả các yếu tố đầu vào có chứa công nghệ quan trọng có nguồn gốc từ Mỹ (chẳng hạn thiết bị in thạch bản) thông qua Quy định sản phẩm trực tiếp nước ngoài (FDP).

Kể từ năm 2020, Mỹ đã nhắm vào điểm yếu của Trung Quốc trong lĩnh vực in thạch bản bằng cách cấm bán các máy quang khắc cực tím (EUV) tiên tiến và hiện đang xem xét lệnh cấm các thiết bị toàn diện hơn.

Hồi tháng 2, công ty sản xuất máy in thạch bản SMEE của Trung Quốc và 32 đơn vị Trung Quốc khác bị Bộ Thương mại Mỹ đưa vào danh sách theo dõi xuất khẩu.

Để đáp trả, hồi tháng 7, Bộ Ngoại giao Trung Quốc đã gọi chiến lược trên là “ngoại giao cưỡng bức” và “khủng bố công nghệ”, sau khi Hãng tin Bloomberg tường thuật Mỹ đang vận động các đồng minh ngừng bán công nghệ sản xuất chip cho Trung Quốc.

Bất chấp các biện pháp hạn chế của Mỹ về máy EUV, Tập đoàn Sản xuất chất bán dẫn quốc tế (SMIC) của Trung Quốc đã sản xuất được một số chip đặc biệt nhất định ở cấp độ 7nm (mặc dù với sản lượng thương mại hạn chế) bằng cách sử dụng máy quang khắc thế hệ cũ DUV.

DUV là công nghệ cũ hơn EUV, nhưng vẫn quan trọng đối với dây chuyền sản xuất 28nm vốn đang là trụ cột cho các công ty sản xuất chip hàng đầu Trung Quốc như SMIC.

Tuy nhiên, tham vọng tiến xa hơn trong công nghiệp bán dẫn của Trung Quốc có thể bị đe dọa, nếu Washington mở rộng thành công các biện pháp kiểm soát đầu tư và xuất khẩu đối với các công nghệ quan trọng, như DUV.

Hiện nay ngoài công ty in thạch bản khổng lồ ASML, Mỹ cũng đang gây áp lực lên Công ty Nikon và Canon của Nhật Bản, để hạn chế xuất khẩu DUV sang Trung Quốc.

Sản xuất chất bán dẫn ra sao?

Theo công ty linh kiện điện tử Matsusada Precision, quy trình sản xuất chất bán dẫn tương tự quy trình sản xuất các vật phẩm nhỏ dạng thẻ, ví như danh thiếp. Sản xuất danh thiếp gồm bước thiết kế, in mẫu thiết kế lên một tờ giấy lớn, và cuối cùng là cắt thành từng danh thiếp riêng – quy trình sản xuất chất bán dẫn cũng tương tự.

Sản xuất chất bán dẫn gồm giai đoạn thiết kế, giai đoạn “front-end” (đầu trước) và giai đoạn “back-end” (đầu sau). Trong đó, chất bán dẫn sẽ trải qua giai đoạn thiết kế, và các mạch tích hợp quy mô lớn (LSI) được tạo ra trên các đĩa bán dẫn silicon trong giai đoạn front-end. Mạch tích hợp sau đó được cắt thành các chip riêng lẻ trong giai đoạn back-end.