Toàn nhân loại đang phụ thuộc vào một công ty ở châu Âu, sở hữu công nghệ độc quyền khiến cả Mỹ và Trung Quốc cạnh tranh gay gắt!

Không có công nghệ này, chúng ta sẽ không có tủ lạnh để đựng đồ ăn, không có smartphone để lướt Facebook, cũng không có máy bay để du lịch.

Có thể nói, chiếc vi mạch ( microchip) đã kiến tạo nên toàn bộ cuộc sống văn minh, hiện đại cho cả nhân loại ngày nay. Thử tưởng tượng một thế giới không có vi mạch mà xem: không có tủ lạnh để đựng đồ ăn, không có smartphone để lướt Facebook, cũng không có máy bay để du lịch.

Tập đoàn TSMC của Đài Loan sản xuất ra hơn 90% lượng vi mạch toàn cầu. Tưởng chừng đây chính là công ty nắm giữ sự ’sống còn’ của văn minh nhân loại. Nhưng không, tất cả sẽ trở nên vô nghĩa nếu thiếu đi một cỗ máy trị giá 190 triệu USD chế tạo bởi công ty ASML ở Hà Lan, đó là máy sản xuất vi mạch.

Máy sản xuất vi mạch dùng tia EUV

ASML hiện đang là công ty duy nhất trên thế giới chế tạo được cỗ máy đủ năng lực sản xuất ra những con chip hiện đại như ngày nay. Công ty thành lập năm 1984, được liên doanh giữa hãng đồ điện Philips và nhà sản xuất chip ASM International. Nhà máy sản xuất đặt tại Veldhoven, Hà Lan.

Công nghệ quang khắc EUV của ASML thu nhỏ bóng bán dẫn xuống còn 5 nanomet

Máy sản xuất vi mạch của ASML áp dụng công nghệ quang khắc (hay còn gọi là ‘in li-tô’, hay ‘lithography’). Máy dùng ánh sáng để chuyển hóa thiết kế hình mẫu từ lớp có sẵn thành những con chip thật trên bề mặt tấm wafer làm từ silicon với độ chính xác đến từng nanomet. Mỗi con chip chứa càng nhiều bóng bán dẫn thì càng mạnh và tiết kiệm điện hơn.

Điều đặc biệt, cỗ máy này sử dụng công nghệ quang khắc bằng tia EUV ( viết tắt của ‘extreme ultra violet , hay ‘tia siêu cực tím’), giúp tạo ra các bóng bán dẫn cực kỳ nhỏ để đặt được cả vài chục tỉ chiếc vào một con chip. Tia EUV là ánh sáng có bước sóng cực ngắn, có thể dùng để tạo ra các bóng bán dẫn có kích thước nhỏ hơn hẳn so với công nghệ cũ là tia DUV ( viết tắt của ‘deep ultra violet’, hay ‘tia cực tím sâu’)

Công nghệ giúp ASML độc quyền thế giới

Hiện ASML đang độc quyền hoàn toàn trong mảng quang khắc EUV, do công nghệ cực kỳ phức tạp làm nên nó.

Tia EUV gần như không tồn tại tự nhiên trên Trái Đất mà chỉ có thể tìm thấy ngoài vũ trụ. Máy sản xuất vi mạch của ASML sẽ cho một tia laser CO ₂ bắn hai xung laser vào một giọt thiếc khiến nó bốc hơi, từ đó giải phóng các luồng plasma. Luồng plasma sẽ bức xạ ra EUV. Quy trình này xảy ra 50.000 lần mỗi giây.

Một cỗ máy EUV của ASML đang trong quá trình lắp đặt

Một cỗ máy sản xuất chip EUV phải được lắp ráp trong phòng tuyệt đối sạch, không bụi, với chất lượng không khí cao gấp 10.000 lần so với môi trường bên ngoài. Một hạt bụi nhỏ bám lên miếng wafer silicon cũng sẽ làm hỏng tất cả. Mỗi máy được làm từ hơn 100 nghìn bộ phận, phải được chuyên chở bằng 40 công-ten-nơ, 20 xe tải và 3 chiếc Boeing 747.

ASML quyết định chuyển từ công nghệ DUV sang EUV từ những năm 90. Tuy lúc đầu nó tiêu tốn vài tỉ đô la nhưng về sau đã mang lại lợi thế độc quyền. ASML hiện được định giá khoảng 193 tỉ USD. Máy EUV được bán cho các nhà sản xuất vi mạch lớn nhất thế giới như TSMC, Samsung và Intel.

Cuộc ‘giành giật’ giữa Mỹ và Trung Quốc

Máy sản xuất vi mạch dùng tia EUV của ASML

=Giống như các nước khác trên thế giới, các nhà máy sản xuất chip của Trung Quốc đều phụ thuộc vào máy EUV của ASML. Nhưng năm 2019, chính quyền của tổng thống Mỹ Donald Trump đã thành công trong việc vận động hành lang chính phủ Hà Lan tạm ngưng vận chuyển những cỗ máy tinh vi này từ ASML sang Trung Quốc. Đến thời của ông Biden hiện nay vẫn chưa thấy có động thái nào nhằm rút lại chính sách này.

Tuy nhiên, ASML không bị ngăn cấm xuất khẩu một công nghệ cũ hơn là máy sản xuất chip DUV sang Trung Quốc. Tuy là thế hệ đi trước, nhưng máy DUV vẫn được dùng phổ biến để tạo ra các loại chip mặc dù kém hiện đại hơn đôi chút. Năm 2021, 16% doanh số của ASML đến từ Trung Quốc, tương đương khoảng 2,2 tỉ USD. Năm 2022, công ty kỳ vọng đạt được những con số tương tự.

Tuy vậy, Mỹ vẫn đang cố gắng cản trở tiến độ sản xuất chip của Trung Quốc theo nhiều cách. Đạo luật CHIPS do Tổng thống Biden ký vào tháng 8 năm 2022 có nhắc rằng nếu TSMC hay các công ty chip khác của Đài Loan muốn nhận trợ cấp hàng tỉ USD để xây nhà máy mới tại Mỹ thì họ phải cam kết không bán chip cho Trung Quốc đại lục. Đồng thời, Mỹ cũng thúc giục ASML ngưng bán luôn cả các máy DUV cũ cho Trung Quốc.

Điều này có thể gây tác động xấu lên công ty sản xuất chip SMIC của Trung Quốc. Công ty này được cho là đang sản xuất chip bán dẫn 7 nanomet để bắt kịp với loại chip 5 nanomet đến từ TSMC và Samsung.

Trung Quốc có thể tự sản xuất các thiết bị quang khắc của mình nếu không muốn phụ thuộc vào ai. Tuy nhiên, các nhà phân tích cho rằng, phải mất ít nhất một thập kỷ Trung Quốc mới có thể tạo được các cỗ máy đủ sức cạnh tranh với ASML.