Ngành chip toàn cầu đang phụ thuộc vào một công ty ít tên tuổi

ASML là công ty duy nhất có thể chế tạo cỗ máy 200 triệu USD để sản xuất những con chip tiên tiến.

Thị trấn Veldhoven, miền Nam Hà Lan là nơi đặt cơ sở duy nhất có khả năng tạo ra cỗ máy quan trọng, dùng để sản xuất chip cho mọi thiết bị hiện đại như xe hơi, trung tâm dữ liệu hay thiết bị di động. Còn gọi là máy quang khắc siêu cực tím (EUV), thiết bị được sản xuất độc quyền bởi công ty có tên Advanced Semiconductor Materials Lithography (ASML).

“ASML độc quyền sản xuất máy EUV, thiết bị quan trọng để tạo ra chip xử lý tiên tiến mà chúng ta sử dụng hiện nay. Những cỗ máy do họ sản xuất đều thuộc nhóm những thiết bị phức tạp nhất từng được chế tạo”, Chris Miller, Phó giáo sư Trường Fletcher thuộc Đại học Tufts (Mỹ) cho biết.

Cỗ máy quan trọng của ngành chip

Tia siêu cực tím là ánh sáng có bước sóng rất ngắn ở dải cực tím, giúp in những bóng bán dẫn kích thước siêu nhỏ lên vi mạch. EUV được tạo bằng cách chiếu laser vào thiếc nóng chảy với năng lượng cực cao, sau đó phản xạ qua tấm gương đặc biệt do Zeiss sản xuất, được ASML gọi là “bề mặt phẳng nhất thế giới”.

Chùm EUV tiếp cận bề mặt tấm silicon được xử lý bằng chất quang điện, tạo ra những “hoa văn” phức tạp trên mỗi tấm wafer.

Theo CNBC, nhu cầu sản xuất chip bằng công nghệ EUV của ASML tăng vọt trong bối cảnh khủng hoảng chip toàn cầu, khiến những thiết bị như máy chơi game, laptop, xe hơi trở nên khan hàng. Từ cuối năm 2018 đến nay, giá cổ phiếu ASML đã tăng hơn 340%, đẩy vốn hóa công ty cao hơn nhiều đối tác như Intel.

ASML là công ty duy nhất có khả năng chế tạo máy EUV dùng trong công nghiệp sản xuất chip.

Peter Wennink, CEO ASML cho biết công ty đã góp phần giúp giảm chi phí chế tạo chất bán dẫn từ khi thành lập cách đây 38 năm, khẳng định sẽ tiếp tục sứ mệnh đó “trong nhiều thập kỷ tới”. Tuy nhiên, khủng hoảng chip đã mang đến tình huống khó xử cho ASML.

Theo Wennink, nhiều nhà cung ứng liên hệ với ASML, thừa nhận có thể giao module trễ do thiếu chip. Trong khi đó, thiếu chip khiến công ty không thể sản xuất cỗ máy làm ra những con chip khác. “ASML có thể xoay xở nhưng phải vật lộn mỗi ngày”, CEO ASML cho biết.

Sự thống trị kỳ lạ

ASML đã bán khoảng 140 máy EUV trong thập kỷ qua, mỗi hệ thống trị giá khoảng 200 triệu USD. Cỗ máy tiếp theo có tên High NA sẽ có giá hơn 300 triệu USD.

Joanne Itow, Giám đốc hãng nghiên cứu Semico Research nhận định máy EUV của ASML đắt đến nỗi hầu hết công ty không thể mua. “Chắc chắn chúng đã loại bỏ nhiều doanh nghiệp khỏi thị trường”, Itow cho biết.

Vài năm trước, hãng thiết kế bán dẫn GlobalFoundries, một đối tác của ASML đã tuyên bố ngừng sản xuất chip tiên tiến do chi phí ngày càng cao.

Hiện nay, ASML chỉ bán máy EUV cho 5 hãng chip. 3 cái tên lớn nhất gồm TSMC, Samsung và Intel chiếm gần 84% doanh thu của hãng trong năm 2021. Cách đây 3 năm, TSMC tuyên bố là hãng đầu tiên sản xuất hàng loạt chip dùng công nghệ EUV, trước khi Samsung và Intel tham gia cuộc chơi.

Sự thống trị của ASML là hiện tượng khá mới. Một thập kỷ trước, quá trình nghiên cứu công nghệ EUV của công ty này được hỗ trợ bởi khoản đầu tư lớn từ Intel, Samsung và TSMC.

“Chúng tôi không có tiền. Do đó, chúng tôi ra ngoài để tìm đối tác, đó thực sự là nền tảng để xây dựng công ty”, Wennink chia sẻ.

Những cỗ máy EUV của ASML trị giá khoảng 200 triệu USD.

Khi mới thành lập năm 1984, ASML là công ty con của tập đoàn điện tử Philips. Mẫu máy quang khắc bán dẫn đầu tiên được ASML ra mắt từ một nhà kho bị dột bên cạnh văn phòng Philips tại Eindhoven (Hà Lan). Công nghệ này được phát minh trong phòng thí nghiệm quân sự tại Mỹ những năm 1950.

Christophe Fouquet, Phó chủ tịch mảng kinh doanh EUV của ASML cho biết thiết bị quang khắc đầu tiên của công ty có hình dáng khá giống máy chiếu. “Về cơ bản, chúng gồm đường lưới giữ hình ảnh bạn muốn chiếu. Sau đó, hệ thống quang học sẽ ghi nhận ảnh rồi chiếu nó lên tấm wafer”, Fouquet mô tả.

Đến năm 1988, ASML có 5 văn phòng tại Mỹ với 84 nhân viên, bên cạnh văn phòng mới tại Veldhoven, sau này thành trụ sở chính. Hiện nay, ASML có hơn 31.000 nhân viên trên toàn cầu.

Không bán máy EUV cho Trung Quốc

Máy EUV được tạo ra từ các module với hàng trăm nghìn linh kiện, đến từ gần 800 nhà cung cấp khác nhau. Từng module được sản xuất tại một trong 60 nhà máy của ASML trên khắp thế giới, sau đó chuyển đến Veldhoven để lắp ráp. Khi hoàn tất kiểm tra, chúng được tháo rời để vận chuyển cho các hãng chip. Quá trình vận chuyển cần 20 xe tải và 3 chiếc Boeing 747.

Quyết định không thuộc về chúng tôi, mà nằm ở các chính phủ

Peter Wennink, CEO ASML nói về việc không bán máy EUV cho Trung Quốc

Tuy nhiên, một quốc gia mà ASML không giao máy EUV đó là Trung Quốc. Năm 2018, chính quyền cựu Tổng thống Mỹ Donald Trump được cho đã gây áp lực để ASML không bán máy EUV cho các công ty Trung Quốc.

“42 nước trên toàn cầu đã đồng ý áp dụng biện pháp kiểm soát xuất khẩu. Do đó, quyết định không thuộc về chúng tôi, mà nằm ở các chính phủ”, Wennink cho biết.

Theo nhà phân tích Itow, Trung Quốc muốn tham gia cuộc đua sản xuất chip, nhưng một số lý do khiến nơi này “không có quyền tiếp cận” các công nghệ tiên tiến.

Dù vậy, ASML vẫn làm ăn với Trung Quốc ở những khía cạnh khác. Công ty này tân trang các hệ thống quang khắc sử dụng công nghệ cũ, gọi là cực tím sâu (DUV) rồi gửi đến quốc gia đông dân nhất thế giới. Theo Wennink, 96% hệ thống mà ASML từng bán vẫn hoạt động.

Trụ sở ASML tại Veldhoven (Hà Lan).

“Có nhiều tranh luận về việc bán bổ sung thiết bị DUV cho Trung Quốc gây rủi ro an ninh quốc gia, bằng cách để Trung Quốc sản xuất chất bán dẫn gần tiên tiến nhất. Tôi nghĩ trong những năm tới, sẽ có các hạn chế nhắm đến khả năng bán thiết bị DUV của ASML cho Trung Quốc”, Miller nhận định.

Trước khi có EUV, các hãng chip thường mua máy quang khắc DUV từ 3 công ty: ASML, Nikon và Canon. Trong khi Nikon vẫn là đối thủ trên thị trường thiết bị DUV, ASML đang là kẻ độc tôn của các cỗ máy EUV. Giới chuyên gia nhận định sẽ mất nhiều năm để những công ty khác bắt kịp công nghệ của ASML bởi chúng độc quyền, được hỗ trợ bởi hàng trăm nhà cung ứng.

“Chúng tôi là lựa chọn duy nhất với vài khách hàng, một số nguồn cung ứng cũng là duy nhất với chúng tôi. Nhiều người cho rằng đó là mối quan hệ cộng sinh, nó còn tệ hơn kết hôn bởi bạn không thể ly dị”, Wennink chia sẻ.

ASML đã tránh các rủi ro từ chuỗi cung ứng bằng cách mua lại một số đối tác như Cymer, công ty sản xuất nguồn sáng EUV và Berliner Glas, tập đoàn kỹ thuật quang học của Đức. Trong năm 2022, ASML ước tính doanh số tăng trường 20%, doanh thu hàng năm tăng 11% cho đến cuối thập kỷ.