Kỹ thuật quang khắc bước xuống ngôi vương của mình đi là được rồi, lãnh đạo Intel khẳng định

[Tháp rơi tự do]

Phát ngôn từ một lãnh đạo Intel rằng công nghệ khắc (lithography) có thể không còn là yếu tố cốt lõi trong sản xuất chip đã gây xôn xao ngành công nghiệp bán dẫn. Dù máy khắc High-NA EUV từng được săn đón, hiện nhiều gã khổng lồ chip như Intel, TSMC và Samsung lại tỏ ra thận trọng.

High-NA EUV: Đầu tư lớn, sử dụng hạn chế​

Máy khắc High-NA EUV của ASML, giá trên 3,5 tỷ euro, đã được Intel, TSMC và Samsung mua. Intel dùng để sản xuất 30.000 wafer mỗi quý cho công nghệ Intel 18A (1,8nm) và dự kiến áp dụng cho Intel 14A (1,4nm). Tuy nhiên, TSMC cho rằng máy EUV tiêu chuẩn đủ đáp ứng đến năm 2026 cho công nghệ A16 (1,6nm) và A14 (1,4nm), dự kiến chỉ dùng High-NA EUV cho A10 sau 2030. Samsung và SK Hynix cũng trì hoãn áp dụng High-NA EUV cho DRAM do chi phí cao và chuyển đổi cấu trúc sang 3D DRAM, giảm phụ thuộc vào EUV.

Dù đã sở hữu High-NA EUV, Samsung không vội áp dụng. Cả Samsung và SK Hynix đều quyết định trì hoãn đưa công nghệ này vào sản xuất DRAM do chi phí cao và sự thay đổi trong kiến trúc DRAM. Cụ thể, kiến trúc DRAM sẽ chuyển từ 6F² sang 4F², rồi tiến tới 3D DRAM. DRAM 4F² dự kiến sản xuất trước năm 2030 sẽ cần EUV, bao gồm High-NA EUV. Tuy nhiên, 3D DRAM với cấu trúc xếp chồng dọc không nhất thiết cần EUV (thường hoặc High-NA), làm giảm nhu cầu về công nghệ này. Điều này khiến thời gian ứng dụng High-NA EUV trong sản xuất DRAM khá ngắn.

Samsung cũng dự kiến dùng High-NA EUV cho sản xuất chip logic, bắt đầu từ tiến trình 1,4nm, mục tiêu sản xuất hàng loạt vào năm 2027.

Khắc axit trở thành tâm điểm​

Khi tiến trình sản xuất chip tiến tới 3nm trở xuống, công nghệ khắc bằng axit (etching) ngày càng quan trọng, chiếm tới 50% công đoạn ở 5nm. Một giám đốc Intel tiết lộ, với cấu trúc transistor 3D như GAAFET hay CFET, khắc axit sẽ đóng vai trò chính thay vì phụ thuộc vào máy khắc High-NA EUV. Thay vì thu nhỏ kích thước đặc trưng qua khắc, nhà sản xuất tập trung vào việc loại bỏ vật liệu theo hướng ngang và tích hợp mật độ cao theo hướng dọc, ví như xây “tòa nhà chọc trời” thay vì “khu ngoại ô”.

Tương lai của ASML và EUV​

ASML bán 418 máy khắc năm 2024, gồm 44 máy EUV và 374 máy DUV, với Trung Quốc chiếm 36,1% doanh thu. Công ty đang phát triển Hyper-NA EUV (0,75 NA) với độ phân giải cao hơn và tốc độ nhanh hơn, hỗ trợ sản xuất 1,4nm vào năm 2027. Tuy nhiên, EUV hiện tại sẽ vẫn là trụ cột trong 10-20 năm tới, dù đối mặt với thách thức từ các công nghệ mới.

Ngoài EUV-LPP của ASML, các công nghệ như EUV-FEL (dựa trên laser điện tử tự do) đang được nghiên cứu ở Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản, hứa hẹn chi phí thấp hơn và hỗ trợ nhiều máy khắc cùng lúc. Công ty Lace Lithography phát triển BEUV, dùng nguyên tử thay ánh sáng để đạt độ phân giải vượt EUV. Ngoài ra, nanoimprint lithography và electron beam lithography cũng đang phát triển, mang lại chi phí thấp và độ phân giải cao, đe dọa vị thế của ASML.

Dù ASML và EUV vẫn thống trị, xu hướng giảm phụ thuộc vào High-NA EUV và sự nổi lên của khắc axit cùng các công nghệ mới cho thấy ngành công nghiệp bán dẫn đang chuyển mình mạnh mẽ.