Các nhà nghiên cứu Trung Quốc mới đây đã đạt những bước tiến trong phát triển các nút bán dẫn dưới 3 nm dù vẫn sử dụng thiết bị quang khắc thế hệ cũ...

South China Morning Post, trong bài viết, cho biết dấu mốc diễn ra trong bối cảnh Trung Quốc chưa thể tiếp cận các máy quang khắc EUV tiên tiến. 

Theo đó, hiện nay, ASML, tập đoàn sản xuất thiết bị bán dẫn của Hà Lan, hiện bị cấm bán các máy EUV tiên tiến nhất cho khách hàng Trung Quốc. Trong khi đó, đây là thiết bị quan trọng để sản xuất những con chip dưới 7 nm.

Để vượt qua những hạn chế, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) bước đầu đã xác định được cách phát triển bán dẫn cổng bao quanh (GAA) bằng công nghệ quang khắc cực tím sâu (DUV) kém tiên tiến hơn EUV, Digitimes dẫn lời ông Ye Tianchun, một chuyên gia kỳ cựu thuộc Viện Vi điện tử thuộc CAS (IMECAS).

Ông Ye là một chuyên gia công nghệ bán dẫn kỳ cựu, từng giữ vị trí kỹ sư trưởng của dự án “02” nổi tiếng của Trung Quốc, một chương trình cấp nhà nước nhằm thúc đẩy năng lực phát triển thiết bị sản xuất chip và công nghệ chế tạo bán dẫn trong nước.

Ông Ye mô tả thành tích mới của Trùng Quốc là “quy trình chế tạo bán dẫn MOS mới giai đoạn đầu để sản xuất chip dưới 3 nm của Trung Quốc”.

Đột phá trên cũng cho thấy Trung Quốc đang bám sát lộ trình phát triển kiến trúc chip của các nhà sản xuất bán dẫn hàng đầu thế giới, bất chấp việc chưa thể tiếp cận những thiết bị sản xuất tiên tiến nhất.

Kiến trúc bán dẫn GAA được xem là bước tiến quan trọng tiếp theo của ngành sản xuất bán dẫn, sau FinFET (Fin Field-Effect Transistor), kiến trúc bán dẫn đang được sử dụng rộng rãi hiện nay.

Samsung Electronics đã sản xuất hàng loạt chip 3 nm sử dụng kiến trúc GAA. Trong khi đó, TSMC đã chuyển sang kiến trúc GAA cho quy trình 2 nm vào cuối năm 2025.

Tuy nhiên, thành quả của CAS vẫn còn cách khá xa mục tiêu sản xuất hàng loạt.

Ông Ye cho biết công nghệ này hiện mới chỉ ở giai đoạn đầu. Khả năng chuyển từ nghiên cứu sang sản xuất hàng loạt sẽ phụ thuộc vào kết quả kiểm chứng wafer trong những bước tiếp theo, cũng như hiệu suất thực tế của công nghệ khi được đưa lên các dây chuyền sản xuất.

Truyền thông Trung Quốc bày tỏ lo ngại Mỹ có nguy cơ mở rộng các biện pháp hạn chế xuất khẩu đối với các thiết bị DUV của ASML với Trung Quốc.

Trước những hạn chế này, các doanh nghiệp bán dẫn Trung Quốc đang tìm cách phát triển những kiến trúc và phương pháp sản xuất mới nhằm khai thác hiệu năng cao hơn từ các thiết bị quang khắc đã có trên thị trường. 

Đột phá mới nhất của CAS được xây dựng trên nhiều năm nghiên cứu của viện nhằm tìm kiếm những giải pháp công nghệ có thể giúp ngành sản xuất chip giảm sự phụ thuộc vào các thiết bị quang khắc tiên tiến.

Năm 2025, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc từng phát triển một loại laser DUV thể rắn có khả năng tạo ánh sáng bước sóng 193 nm. Đây là bước sóng được sử dụng trong công nghệ quang khắc bán dẫn hiện nay.

Việc phát triển laser này có ý nghĩa đối với tham vọng xây dựng chuỗi cung ứng thiết bị bán dẫn trong nước của Trung Quốc, bởi hệ thống quang khắc không chỉ phụ thuộc vào một loại máy duy nhất mà còn đòi hỏi nhiều thành phần công nghệ có độ chính xác rất cao.

Bên cạnh các viện nghiên cứu được nhà nước hậu thuẫn, Huawei Technologies hiện là cái tên quan trọng, đóng góp tạo ra thành tích trong nỗ lực tự chủ công nghệ chip của Trung Quốc. 

Tháng 5, Huawei từng công bố “Định luật mở rộng quy mô Tau” (Tau Scaling Law), hướng tiếp cận mới giúp thiết kế lại kiến trúc chip dựa trên khái niệm “mở rộng theo thời gian”.

Huawei kỳ vọng những chip cao cấp do hãng tự phát triển dựa trên định luật mới có thể giúp chip Trung Quốc đạt mật độ bóng bán dẫn tương đương các quy trình 1,4 nm vào năm 2031.