Trung Quốc chế tạo máy quang khắc EUV tiên tiến

Trong phòng thí nghiệm an ninh cao ở Thâm Quyến, Trung Quốc đã làm được điều mà Mỹ nỗ lực ngăn chặn nhiều năm qua: chế tạo nguyên mẫu máy quang khắc siêu cực tím (EUV) – cỗ máy sản xuất chip bán dẫn tiên tiến phục vụ cho AI, smartphone, vũ khí và nhiều thiết bị quan trọng khác.

Hoàn thành đầu năm 2025, nguyên mẫu này chiếm gần hết diện tích của một nhà máy và đang chạy thử nghiệm. Theo nguồn tin của Reuters, nó đã tạo thành công ánh sáng siêu cực tím nhưng chưa sản xuất được chip hoạt động hoàn chỉnh.

Cỗ máy làm chip tinh vi bậc nhất mà Trung Quốc khó tiếp cận

Máy quang khắc đảm nhận việc chiếu và khắc mạch điện lên wafer (tấm silicon mỏng dùng làm vật liệu nền), rất quan trọng với hiệu suất của chip. Theo Nikkei Asia, máy quang khắc phức tạp và đắt đỏ đến mức chỉ ba công ty trên thế giới sản xuất được, gồm ASML (Hà Lan), Canon và Nikon (Nhật Bản).

ASML là nhà sản xuất thiết bị làm chip lớn nhất toàn cầu theo vốn hóa thị trường, đồng thời đang là công ty duy nhất làm chủ công nghệ EUV. Máy EUV có giá tới 250 triệu USD, giúp chế tạo những chip tiên tiến nhất thế giới do các công ty như Nvidia, AMD, thiết kế và các nhà làm chip như TSMC, Intel, Samsung sản xuất.

ASML cho biết, nguyên mẫu hoạt động đầu tiên của máy EUV ra đời năm 2001. Công ty tiếp tục mất gần hai thập kỷ và hàng tỷ euro cho quá trình nghiên cứu và phát triển trước khi sản xuất ra những chip thương mại đầu tiên.

Năm 2018, Mỹ bắt đầu gây sức ép nhằm cản trở ASML bán máy EUV cho Trung Quốc. Các biện pháp hạn chế được mở rộng vào năm 2022, khi chính quyền Tổng thống Joe Biden muốn ngăn Trung Quốc tiếp cận công nghệ bán dẫn tiên tiến. Theo ASML, chưa từng có hệ thống EUV nào được bán cho khách hàng Trung Quốc.

Các biện pháp kiểm soát của phương Tây không chỉ nhắm vào EUV mà còn cả máy quang khắc cực tím sâu (DUV) cũ hơn, dùng để sản xuất chip kém tiên tiến hơn như của Huawei, nhằm khiến Trung Quốc tụt hậu ít nhất một thế hệ về năng lực sản xuất chip. Bộ Ngoại giao Mỹ cho biết, chính quyền Tổng thống Donald Trump đã tăng cường thực thi những biện pháp kiểm soát xuất khẩu với thiết bị sản xuất chip tiên tiến và đang phối hợp với các đối tác để “bịt kín kẽ hở” khi công nghệ tiếp tục phát triển.

Trung Quốc tự phát triển máy EUV với “Dự án Manhattan”

Theo Reuters, khoảng 6 năm trước, Trung Quốc bắt đầu triển khai sáng kiến nhằm tự chủ hoàn toàn về chip. Trong khi nhiều mục tiêu về ngành bán dẫn được công khai, dự án EUV Thâm Quyến diễn ra bí mật. Ding Xuexiang, người đứng đầu Ủy ban Khoa học và Công nghệ Trung ương Trung Quốc, được cho là người dẫn dắt dự án. Gã khổng lồ công nghệ Huawei đóng vai trò then chốt, tham gia mọi khâu với sự góp mặt của hàng nghìn kỹ sư.

Một số nguồn tin ví chương trình EUV giống như phiên bản Trung Quốc của “Dự án Manhattan” về phát triển bom nguyên tử của Mỹ thời Thế Chiến II, do mức đầu tư lớn, tầm quan trọng chiến lược và tính tuyệt mật cao.

Các nhân viên Huawei trong dự án thường ngủ lại tại chỗ và bị cấm về nhà trong suốt tuần làm việc. Những nhóm xử lý nhiệm vụ nhạy cảm thậm chí bị hạn chế dùng điện thoại. “Các nhóm được tách biệt với nhau để duy trì tính bảo mật cho dự án”, một nhân viên nói với Reuters. “Họ không biết nhóm khác đang làm gì”.

Kỹ sư và nhà khoa học Trung Quốc vừa nghỉ việc tại ASML là đối tượng tuyển dụng lý tưởng của dự án vì sở hữu kiến thức kỹ thuật quan trọng và ít ràng buộc nghề nghiệp. Việc tuyển dụng này là một phần trong chiến dịch quyết liệt mà Trung Quốc phát động từ năm 2019 nhằm thu hút chuyên gia bán dẫn đang làm việc ở nước ngoài, với tiền thưởng khi ký hợp đồng khoảng 420.000-700.000 USD kèm theo trợ cấp mua nhà.

Một kỹ sư kỳ cựu người Trung Quốc từ ASML được tuyển vào dự án đã rất ngạc nhiên khi phát hiện khoản tiền thưởng ký hợp đồng hậu hĩnh của mình đi kèm thẻ căn cước với tên giả. Sau khi gia nhập, ông nhận ra những đồng nghiệp cũ từ ASML cũng đang làm việc dưới tên khác. Họ được yêu cầu giữ bí mật nghiêm ngặt, không người nào bên ngoài được phép biết họ đang làm gì, thậm chí đang ở đó.

Nguyên mẫu máy EUV vượt ngoài dự đoán của phương Tây

“Đôi khi các công ty Trung Quốc mua thiết bị chip nước ngoài không phải để sản xuất mà để tháo rời, sau đó tìm hiểu cách lắp ráp hệ thống con và linh kiện. Đây chính là kỹ thuật đảo ngược (reverse engineering)”, một giám đốc công nghệ nói với Nikkei Asia.

Reuters trích nguồn tin thân cận cho biết, những chuyên gia từng làm việc tại ASML đã giúp tạo nên bước đột phá ở Thâm Quyến, giúp giải mã ngược máy quang khắc. Ngoài ra, dự án có khoảng 100 sinh viên mới tốt nghiệp chuyên phân tích ngược các bộ phận từ máy EUV và DUV. Mỗi bàn làm việc được trang bị một camera riêng ghi hình quá trình tháo lắp. Nhân viên nào lắp ráp lại thành công một bộ phận sẽ nhận tiền thưởng.

Để có được các bộ phận cần thiết, Trung Quốc tháo dỡ và tận dụng linh kiện từ máy ASML đời cũ, đồng thời tìm mua từ những nhà cung cấp của ASML thông qua thị trường đồ cũ. Các mạng lưới công ty trung gian đôi khi được sử dụng để che giấu người mua cuối cùng. Một nguồn tin cho biết, nguyên mẫu máy EUV của Trung Quốc đang sử dụng những linh kiện bị hạn chế xuất khẩu từ Nikon và Canon.

Những máy EUV tiên tiến nhất của ASML lớn tương đương xe buýt trường học và nặng 180 tấn. Sau nhiều nỗ lực thất bại, nguyên mẫu máy EUV trong phòng thí nghiệm Thâm Quyến được chế tạo lớn gấp nhiều lần để cải thiện sức mạnh. Viện Quang học, Cơ khí chính xác và Vật lý Trường Xuân (CIOMP) thuộc Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) đã đạt đột phá trong việc tích hợp ánh sáng siêu cực tím vào hệ thống quang học của nguyên mẫu, cho phép cỗ máy hoạt động được vào đầu năm 2025, dù hệ thống quang học vẫn cần tinh chỉnh đáng kể.

Nguyên mẫu mới tụt hậu so với máy ASML chủ yếu do các kỹ sư gặp khó khăn khi chế tạo những hệ thống quang học như của công ty Carl Zeiss AG (Đức), một trong những nhà cung cấp then chốt của ASML. Theo thông tin trên website Carl Zeiss AG, hệ thống quang học của họ gồm nhiều gương cong với độ chính xác cực cao. Nếu phóng to một chiếc gương như vậy lên bằng diện tích nước Đức thì chỗ gồ ghề lớn nhất cũng chỉ cao 0,1 mm.

Jeff Koch, nhà phân tích tại công ty nghiên cứu SemiAnalysis kiêm cựu kỹ sư ASML, cho rằng Trung Quốc sẽ đạt tiến bộ đáng kể nếu nguồn sáng đủ mạnh, đáng tin cậy và không tạo ra quá nhiều ô nhiễm. Ông nói: “Điều này chắc chắn khả thi về mặt kỹ thuật, vấn đề chỉ là thời gian. Trung Quốc có lợi thế là công nghệ EUV thương mại đã có sẵn nên không phải bắt đầu từ con số 0”.

Hồi tháng 4, Christophe Fouquet, CEO ASML, nhận định Trung Quốc sẽ cần “rất, rất nhiều năm” để phát triển công nghệ EUV. Tuy nhiên, sự xuất hiện của nguyên mẫu mới cho thấy nước này có thể đang tiến nhanh hơn đến trạng thái tự chủ chip.

Hai nguồn tin chia sẻ với Reuters, Trung Quốc đặt mục tiêu đến năm 2028 sẽ sản xuất chip hoạt động được bằng nguyên mẫu máy EUV, dù một số người am hiểu dự án cho rằng 2030 là mốc thời gian thực tế hơn. Dù vậy, cột mốc này vẫn sớm hơn nhiều so với thời điểm mà giới phân tích từng tin rằng Trung Quốc sẽ bắt kịp phương Tây về công nghệ chip.

Thu Thảo tổng hợp

Trong phòng thí nghiệm an ninh cao ở Thâm Quyến, Trung Quốc đã làm được điều mà Mỹ nỗ lực ngăn chặn nhiều năm qua: chế tạo nguyên mẫu máy quang khắc siêu cực tím (EUV) – cỗ máy sản xuất chip bán dẫn tiên tiến phục vụ cho AI, smartphone, vũ khí và nhiều thiết bị quan trọng khác.

Hoàn thành đầu năm 2025, nguyên mẫu này chiếm gần hết diện tích của một nhà máy và đang chạy thử nghiệm. Theo nguồn tin của Reuters, nó đã tạo thành công ánh sáng siêu cực tím nhưng chưa sản xuất được chip hoạt động hoàn chỉnh.

Cỗ máy làm chip tinh vi bậc nhất mà Trung Quốc khó tiếp cận

Máy quang khắc đảm nhận việc chiếu và khắc mạch điện lên wafer (tấm silicon mỏng dùng làm vật liệu nền), rất quan trọng với hiệu suất của chip. Theo Nikkei Asia, máy quang khắc phức tạp và đắt đỏ đến mức chỉ ba công ty trên thế giới sản xuất được, gồm ASML (Hà Lan), Canon và Nikon (Nhật Bản).

ASML là nhà sản xuất thiết bị làm chip lớn nhất toàn cầu theo vốn hóa thị trường, đồng thời đang là công ty duy nhất làm chủ công nghệ EUV. Máy EUV có giá tới 250 triệu USD, giúp chế tạo những chip tiên tiến nhất thế giới do các công ty như Nvidia, AMD, thiết kế và các nhà làm chip như TSMC, Intel, Samsung sản xuất.

ASML cho biết, nguyên mẫu hoạt động đầu tiên của máy EUV ra đời năm 2001. Công ty tiếp tục mất gần hai thập kỷ và hàng tỷ euro cho quá trình nghiên cứu và phát triển trước khi sản xuất ra những chip thương mại đầu tiên.

Năm 2018, Mỹ bắt đầu gây sức ép nhằm cản trở ASML bán máy EUV cho Trung Quốc. Các biện pháp hạn chế được mở rộng vào năm 2022, khi chính quyền Tổng thống Joe Biden muốn ngăn Trung Quốc tiếp cận công nghệ bán dẫn tiên tiến. Theo ASML, chưa từng có hệ thống EUV nào được bán cho khách hàng Trung Quốc.

Các biện pháp kiểm soát của phương Tây không chỉ nhắm vào EUV mà còn cả máy quang khắc cực tím sâu (DUV) cũ hơn, dùng để sản xuất chip kém tiên tiến hơn như của Huawei, nhằm khiến Trung Quốc tụt hậu ít nhất một thế hệ về năng lực sản xuất chip. Bộ Ngoại giao Mỹ cho biết, chính quyền Tổng thống Donald Trump đã tăng cường thực thi những biện pháp kiểm soát xuất khẩu với thiết bị sản xuất chip tiên tiến và đang phối hợp với các đối tác để “bịt kín kẽ hở” khi công nghệ tiếp tục phát triển.

Trung Quốc tự phát triển máy EUV với “Dự án Manhattan”

Theo Reuters, khoảng 6 năm trước, Trung Quốc bắt đầu triển khai sáng kiến nhằm tự chủ hoàn toàn về chip. Trong khi nhiều mục tiêu về ngành bán dẫn được công khai, dự án EUV Thâm Quyến diễn ra bí mật. Ding Xuexiang, người đứng đầu Ủy ban Khoa học và Công nghệ Trung ương Trung Quốc, được cho là người dẫn dắt dự án. Gã khổng lồ công nghệ Huawei đóng vai trò then chốt, tham gia mọi khâu với sự góp mặt của hàng nghìn kỹ sư.

Một số nguồn tin ví chương trình EUV giống như phiên bản Trung Quốc của “Dự án Manhattan” về phát triển bom nguyên tử của Mỹ thời Thế Chiến II, do mức đầu tư lớn, tầm quan trọng chiến lược và tính tuyệt mật cao.

Các nhân viên Huawei trong dự án thường ngủ lại tại chỗ và bị cấm về nhà trong suốt tuần làm việc. Những nhóm xử lý nhiệm vụ nhạy cảm thậm chí bị hạn chế dùng điện thoại. “Các nhóm được tách biệt với nhau để duy trì tính bảo mật cho dự án”, một nhân viên nói với Reuters. “Họ không biết nhóm khác đang làm gì”.

Kỹ sư và nhà khoa học Trung Quốc vừa nghỉ việc tại ASML là đối tượng tuyển dụng lý tưởng của dự án vì sở hữu kiến thức kỹ thuật quan trọng và ít ràng buộc nghề nghiệp. Việc tuyển dụng này là một phần trong chiến dịch quyết liệt mà Trung Quốc phát động từ năm 2019 nhằm thu hút chuyên gia bán dẫn đang làm việc ở nước ngoài, với tiền thưởng khi ký hợp đồng khoảng 420.000-700.000 USD kèm theo trợ cấp mua nhà.

Một kỹ sư kỳ cựu người Trung Quốc từ ASML được tuyển vào dự án đã rất ngạc nhiên khi phát hiện khoản tiền thưởng ký hợp đồng hậu hĩnh của mình đi kèm thẻ căn cước với tên giả. Sau khi gia nhập, ông nhận ra những đồng nghiệp cũ từ ASML cũng đang làm việc dưới tên khác. Họ được yêu cầu giữ bí mật nghiêm ngặt, không người nào bên ngoài được phép biết họ đang làm gì, thậm chí đang ở đó.

Nguyên mẫu máy EUV vượt ngoài dự đoán của phương Tây

“Đôi khi các công ty Trung Quốc mua thiết bị chip nước ngoài không phải để sản xuất mà để tháo rời, sau đó tìm hiểu cách lắp ráp hệ thống con và linh kiện. Đây chính là kỹ thuật đảo ngược (reverse engineering)”, một giám đốc công nghệ nói với Nikkei Asia.

Reuters trích nguồn tin thân cận cho biết, những chuyên gia từng làm việc tại ASML đã giúp tạo nên bước đột phá ở Thâm Quyến, giúp giải mã ngược máy quang khắc. Ngoài ra, dự án có khoảng 100 sinh viên mới tốt nghiệp chuyên phân tích ngược các bộ phận từ máy EUV và DUV. Mỗi bàn làm việc được trang bị một camera riêng ghi hình quá trình tháo lắp. Nhân viên nào lắp ráp lại thành công một bộ phận sẽ nhận tiền thưởng.

Để có được các bộ phận cần thiết, Trung Quốc tháo dỡ và tận dụng linh kiện từ máy ASML đời cũ, đồng thời tìm mua từ những nhà cung cấp của ASML thông qua thị trường đồ cũ. Các mạng lưới công ty trung gian đôi khi được sử dụng để che giấu người mua cuối cùng. Một nguồn tin cho biết, nguyên mẫu máy EUV của Trung Quốc đang sử dụng những linh kiện bị hạn chế xuất khẩu từ Nikon và Canon.

Những máy EUV tiên tiến nhất của ASML lớn tương đương xe buýt trường học và nặng 180 tấn. Sau nhiều nỗ lực thất bại, nguyên mẫu máy EUV trong phòng thí nghiệm Thâm Quyến được chế tạo lớn gấp nhiều lần để cải thiện sức mạnh. Viện Quang học, Cơ khí chính xác và Vật lý Trường Xuân (CIOMP) thuộc Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) đã đạt đột phá trong việc tích hợp ánh sáng siêu cực tím vào hệ thống quang học của nguyên mẫu, cho phép cỗ máy hoạt động được vào đầu năm 2025, dù hệ thống quang học vẫn cần tinh chỉnh đáng kể.

Nguyên mẫu mới tụt hậu so với máy ASML chủ yếu do các kỹ sư gặp khó khăn khi chế tạo những hệ thống quang học như của công ty Carl Zeiss AG (Đức), một trong những nhà cung cấp then chốt của ASML. Theo thông tin trên website Carl Zeiss AG, hệ thống quang học của họ gồm nhiều gương cong với độ chính xác cực cao. Nếu phóng to một chiếc gương như vậy lên bằng diện tích nước Đức thì chỗ gồ ghề lớn nhất cũng chỉ cao 0,1 mm.

Jeff Koch, nhà phân tích tại công ty nghiên cứu SemiAnalysis kiêm cựu kỹ sư ASML, cho rằng Trung Quốc sẽ đạt tiến bộ đáng kể nếu nguồn sáng đủ mạnh, đáng tin cậy và không tạo ra quá nhiều ô nhiễm. Ông nói: “Điều này chắc chắn khả thi về mặt kỹ thuật, vấn đề chỉ là thời gian. Trung Quốc có lợi thế là công nghệ EUV thương mại đã có sẵn nên không phải bắt đầu từ con số 0”.

Hồi tháng 4, Christophe Fouquet, CEO ASML, nhận định Trung Quốc sẽ cần “rất, rất nhiều năm” để phát triển công nghệ EUV. Tuy nhiên, sự xuất hiện của nguyên mẫu mới cho thấy nước này có thể đang tiến nhanh hơn đến trạng thái tự chủ chip.

Hai nguồn tin chia sẻ với Reuters, Trung Quốc đặt mục tiêu đến năm 2028 sẽ sản xuất chip hoạt động được bằng nguyên mẫu máy EUV, dù một số người am hiểu dự án cho rằng 2030 là mốc thời gian thực tế hơn. Dù vậy, cột mốc này vẫn sớm hơn nhiều so với thời điểm mà giới phân tích từng tin rằng Trung Quốc sẽ bắt kịp phương Tây về công nghệ chip.

Thu Thảo tổng hợp