Trung Quốc sắp xây dựng nhà máy chip khổng lồ vận hành bằng máy gia tốc hạt
Trung Quốc đang khám phá giải pháp mới để vượt qua các hạn chế đối với xuất khẩu công nghệ sản xuất chip.
Ảnh minh họa: Shutterstock
Theo báo Bưu điện Hoa Nam Buổi sáng, kế hoạch này đã được triển khai bằng việc xây dựng một máy gia tốc hạt có chu vi 100 – 150 mét, gần bằng kích thước của hai sân bóng rổ. Chùm tia điện tử của máy gia tốc sẽ biến đổi thành nguồn sáng chất lượng cao để ứng dụng sản xuất chip tại chỗ và nghiên cứu khoa học.
Nhóm nghiên cứu từ Đại học Thanh Hoa đang tích cực thảo luận với chính quyền đặc khu kinh tế mới Xiongan để chọn địa điểm xây dựng dự án tiên tiến này.
Khác với những công ty thương mại như Công nghệ in thạch bản vật liệu bán dẫn tiên tiến (ASML) của Hà Lan, vốn ủng hộ giảm kích thước máy sản xuất chip để xuất khẩu, dự án của Trung Quốc nhằm mục đích nội địa hóa sản xuất bằng cách xây dựng một nhà máy khổng lồ chứa nhiều máy in thạch bản phục vụ một máy gia tốc duy nhất.
Sự đổi mới này có thể thúc đẩy sản xuất chip số lượng lớn với chi phí thấp, có khả năng đưa Trung Quốc trở thành nhà tiên phong trong sản xuất công nghiệp chip tiên tiến, trong đó có chip 2nm (nanomet) và hơn thế nữa.
Máy in thạch bản là một trong những loại máy móc phức tạp nhất từng được con người tạo ra. Hiện nay, tia cực tím (EUV) có bước sóng cực ngắn được sử dụng rộng rãi trong sản xuất chip dưới 7nm.
ASML là công ty duy nhất sở hữu công nghệ này trên thị trường. Tính đến cuối năm 2022, ASML đã cung cấp 180 hệ thống EUV cho thế giới. Theo báo cáo công bố hồi tháng 4 của Bloomberg, công ty này cũng có kế hoạch xuất xưởng 60 EUV trong năm nay.
Trong khi nhiều nhà nghiên cứu theo đuổi công nghệ này, các nhà khoa học Trung Quốc lại khám phá một giải pháp khác. Dự án này đã được triển khai từ năm 2017, nhưng do những đột phá của Huawei trong lĩnh vực sản xuất chip nên gần đây công nghệ này mới được công bố rộng rãi.
Giáo sư Tang Chuanxiang, trưởng dự án tại Đại học Thanh Hoa, cho biết : “Một trong những ứng dụng tiềm năng của nghiên cứu này là tạo ra nguồn sáng cho các máy in thạch bản EUV trong tương lai. Tôi nghĩ đây cũng là lý do tại sao cộng đồng quốc tế đang đặc biệt quan tâm đến dự án này”,
Lý thuyết đằng sau nghiên cứu này là cơ chế phát quang mới – được gọi là sự dính chùm tiểu vi trạng thái ổn định (SSMB). Cơ chế này do Giáo sư Zhao Wu tại Đại học Stanford và sinh viên của ông, Daniel Ratner, đề xuất vào năm 2010. Lý thuyết SSMB sử dụng năng lượng do các hạt tích điện trong quá trình gia tốc để hoạt động như một nguồn sáng. Kết quả là băng thông hẹp, góc tán xạ nhỏ và ánh sáng EUV trong suốt liên tục.
Video đang HOT
Các hạt tích điện phát ra ánh sáng trong quá trình gia tốc và các máy gia tốc sử dụng hiện tượng này là một trong những nguồn ánh sáng nhân tạo sáng nhất hiện có.
“Thách thức chính nằm ở việc phân bổ electron trong máy gia tốc hạt tròn, khiến chúng đạt được bức xạ đồng bộ tập thể. Thiết bị này có thể tạo ra bức xạ chất lượng cao từ sóng Terahertz ở bước sóng 0,3mm đến sóng EUV ở bước sóng 13,5nm”, ông Zhao cho biết trong một báo cáo học thuật tại Đại học Thanh Hoa vào tháng 10/2022.
Ông nhấn mạnh không giống như laser điện tử tự do tạo ra xung laser có công suất cực đại cao, nguồn SSMB tạo ra ánh sáng liên tục với công suất trung bình cao. Đặc điểm này giúp SSMB có triển vọng ứng dụng rộng rãi.
So với công nghệ ASML EUV hiện tại, SSMB là nguồn sáng lý tưởng hơn. Nó có công suất trung bình cao hơn và sản lượng sản xuất chip cao hơn với chi phí thấp hơn.
Công nghệ mới có thể đưa Trung Quốc trở thành nước dẫn đầu toàn cầu về sản xuất vi mạch. Ảnh: Shutterstock
ASML tạo ra nguồn EUV từ plasma bằng laser, trong đó các xung laser mạnh được chiếu tới các giọt thiếc lỏng nhỏ. Tia laser nghiền nát các giọt thiếc này và tạo ra ánh sáng xung EUV trong quá trình tác động. Sau quá trình lọc và làm tụ phức tạp, công nghệ này sẽ tạo ra nguồn sáng EUV có công suất khoảng 250W.
Trước khi tiếp xúc với chip, chùm tia EUV này trải qua quá trình phản xạ từ 11 chiếc gương, mỗi chiếc gương sẽ 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 chip 3nm hoặc 2nm.
Trong khi đó, công nghệ SSMB đã khắc phục được những lo ngại này. Chùm SSMB đạt công suất đầu ra cao hơn 1000W và do băng thông hẹp nên cần ít gương phản chiếu hơn, điều này tự nhiên tạo ra công suất đầu cuối cao hơn.
Lý thuyết này đã được đề xuất vào năm 2010. Sau đó, vào năm 2017, ông Tang thành lập một nhóm chuyên nghiên cứu tại Thanh Hoa. Nhóm đã tiến hành giai đoạn xác minh đầu tiên tại Berlin, Đức. Vào năm 2019, thí nghiệm đã thành công và họ đã xuất bản một bài báo minh họa hiện tượng này trên Tạp chí Nature vào năm 2021. Sau đó vào năm 2022, nhóm thiết kế một nguyên mẫu khác tại Đại học Thanh Hoa.
Thành viên nhóm nghiên cứu, Giáo sư Pan Zhilong cho biết: “Nguồn sáng SSMB-EUV đã được thiết kế tại Đại học Thanh Hoa, với công suất EUV cao hơn 1kW và một số công nghệ chủ chốt gần như đã sẵn sàng”.
Tháng 2 năm nay, Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Hà Bắc đã tổ chức một cuộc họp đặc biệt tại Xiongan để thảo luận về cách phát triển các công ty công nghệ ở đặc khu mới này.
Ông Tang tin rằng công nghệ mới có thể giúp Trung Quốc thoát khỏi các lệnh trừng phạt trong tương lai. Tuy nhiên, ông không đề cập đến tiến trình cụ thể của máy in thạch bản dựa trên SSMB.
“Vẫn còn chặng đường dài trước khi chúng tôi phát triển độc lập máy in thạch bản EUV, nhưng các nguồn sáng EUV dựa trên SSMB mang đến cho chúng tôi một giải pháp thay thế cho các công nghệ bị trừng phạt. Điều này đòi hỏi sự đổi mới công nghệ liên tục dựa trên các nguồn sáng SSMB EUV và hợp tác với các ngành công nghiệp thượng nguồn và hạ nguồn để xây dựng một hệ thống in thạch bản có thể sử dụng được”, ông nói.
Ông Tang cũng lưu ý rằng việc hiện thực hóa các nguồn sáng SSMB-EUV sẽ cung cấp các công cụ mới cho nghiên cứu tiên phong trong khoa học vật liệu, vật lý cơ bản, hóa sinh và các ngành khác.
Trung Quốc ngừng xuất khẩu hai kim loại hiếm
Kim ngạch xuất khẩu gali và gecmani của Trung Quốc đã giảm xuống mức 0 trong tháng 8, một tháng sau khi Bắc Kinh thực hiện các biện pháp kiểm soát xuất khẩu đối với hai loại kim loại quý có vai trò quan trọng trong ngành sản xuất chất bán dẫn.
Ảnh minh họa: Reuters
Theo Liên minh Nguyên liệu thô Quan trọng, Trung Quốc sản xuất khoảng 80% gali và khoảng 60% gecmani của thế giới. Tuy nhiên, dữ liệu Hải quan Trung Quốc công bố hôm 20/9 cho thấy nước này đã không xuất khẩu hai kim loại này trên thị trường quốc tế vào tháng trước. Trong khi hồi tháng 7, Bắc Kinh đã xuất khẩu 5,15 tấn gali và 8,1 tấn sản phẩm gecmani rèn ra thị trường quốc tế.
Khi được hỏi về việc hạn chế xuất khẩu vào tháng trước, ông He Yadong, người phát ngôn của Bộ Thương mại Trung Quốc, cho biết bộ đã nhận được đơn đăng ký từ các công ty để xuất khẩu hai loại nguyên liệu này. Theo ông, một số đơn đăng ký đã được phê duyệt mà không nêu chi tiết.
Các nhà quan sát nhận định rằng Trung Quốc có thể đang trả đũa các biện pháp kiểm soát xuất khẩu của Hoa Kỳ, bất chấp những lo ngại về tăng trưởng kinh tế khi cuộc chiến công nghệ leo thang.
Nền kinh tế lớn thứ 2 thế giới đang phải vật lộn với nhu cầu nội địa thấp và khủng hoảng nhà ở nghiêm trọng. Tháng trước, xuất khẩu của Trung Quốc đã chứng kiến mức giảm lớn nhất trong hơn 3 năm, giáng đòn mới vào quá trình phục hồi đang chững lại của nước này.
Theo giới chuyên gia, biện pháp hạn chế xuất khẩu là "con dao hai lưỡi", có thể gây tổn hại cho nền kinh tế Trung Quốc và đẩy nhanh quá trình dịch chuyển chuỗi cung ứng ra khỏi nước này.
Nhà nghiên cứu tại Trung tâm Đổi mới và Khoa học Quốc tế Hàng Châu thuộc Đại học Chiết Giang của Trung Quốc xem xét các tấm oxit gali. Ảnh: Getty Images
Trong một báo cáo nghiên cứu vào tháng 7, các nhà phân tích của Eurasia Group cho biết Trung Quốc có thể là quốc gia dẫn đầu ngành trong sản xuất gali và gecmani. Tuy nhiên, vẫn có những nhà sản xuất cũng như các sản phẩm thay thế sẵn có cho cả hai nguyên liệu này.
Trong khi đó, các biện pháp siết chặt xuất khẩu của Trung Quốc đã tác động ngay lập tức đến thị trường trong nước. Cụ thể, giá gali đã giảm do các biện pháp kiểm soát xuất khẩu khiến hàng tồn kho tăng cao.
Theo thông tin từ Thị trường kim loại Thượng Hải, hôm 21/9, giá gali giao ngay ở mức 1.900 nhân dân tệ/tấn, giảm gần 20% so với đầu tháng 7. Trong khi đó, giá giao ngay của gecmani đã tăng nhẹ do nguồn cung khan hiếm, đạt 10.050 nhân dân tệ/tấn.
Trước đó, Bắc Kinh cho hay hai nguyên tố đất hiếm đặc biệt này - được sử dụng trong nhiều loại sản phẩm bao gồm chip máy tính và pin Mặt Trời - sẽ phải chịu kiểm soát xuất khẩu để bảo vệ an ninh và lợi ích quốc gia.
Bắt đầu từ ngày 1/8, các nhà xuất khẩu sẽ phải xin giấy phép đặc biệt để vận chuyển hai sản phẩm này ra khỏi Trung Quốc.
Động thái trên được đưa ra trong bối cảnh cuộc chiến công nghệ với Hoa kỳ, đặc biệt là công nghệ sản xuất chip tiên tiến, đang ngày càng nóng lên. Công nghệ sản xuất chip vốn rất quan trọng, được ứng dụng trong mọi lĩnh vực từ sản xuất điện thoại thông minh, ô tô tự lái đến vũ khí.
Tháng 10 năm ngoái, Chính quyền của Tổng thống Joe Biden đã công bố loạt biện pháp kiểm soát xuất khẩu, cấm các công ty Trung Quốc mua chip tiên tiến và thiết bị sản xuất chip mà không có giấy phép.
Để chiến dịch này thành công, Washington đã phải kêu gọi các quốc gia khác cùng tham gia. Đầu năm nay, Nhật Bản và Hà Lan đã tham gia vào nỗ lực này nhằm thúc đẩy cấm xuất khẩu chip sang Trung Quốc.
Đến tháng 4, Bắc Kinh đã đáp trả bằng cách tiến hành cuộc điều tra an ninh mạng đối với nhà sản xuất chip Micron của Hoa Kỳ, cấm sử dụng chip của hãng này trong các dự án cơ sở hạ tầng trọng điểm.
Các nhà quan sát dự đoán Washington có thể áp đặt nhiều hạn chế về chip hơn sau khi Huawei ra mắt điện thoại thông minh Mate 60 Pro vào tháng trước. Mẫu điện thoại này này được trang bị một con chip tiên tiến, được tạo ra bất chấp các lệnh trừng phạt của Hoa Kỳ nhằm ngăn chặn gã khổng lồ công nghệ Trung Quốc tiếp cận công nghệ này.
Trong một báo cáo nghiên cứu hôm 20/9, các nhà phân tích của Jefferies viết rằng việc phát hành Mate 60 Pro đã tạo ra áp lực chính trị để Hoa Kỳ leo thang các lệnh trừng phạt đối với Huawei và Tập đoàn sản xuất chất bán dẫn quốc tế (SMIC).
"Chúng tôi cho rằng Chính quyền của Tổng thống Biden sẽ tập trung vào việc thắt chặt lệnh cấm chip đối với Trung Quốc trong quý 4", các nhà phân tích nói.
Giới khoa học Trung Quốc chế tạo chip radar mạnh chưa từng có Nhóm nhà nghiên cứu tại một công ty quốc phòng của Trung Quốc tuyên bố họ đã chế tạo một loại chip radar có công suất kỷ lục bằng cách dùng công nghệ bán dẫn. Ảnh minh hoạ: Ảnh: Shutterstock Theo báo Bưu điện Hoa Nam buổi sáng, con chip có kích cỡ chỉ bằng ngón tay này có thể tạo ra tín...
