Trung Quốc phát triển công nghệ sản xuất chip mới sử dụng máy gia tốc hạt

Theo tờ South China Morning Post (SCMP), Trung Quốc đang lên kế hoạch sử dụng một phương pháp sản xuất chip mới bằng cách khai thác các máy gia tốc hạt, có khả năng đưa nước này trở thành nhà dẫn đầu toàn cầu trong lĩnh vực sản xuất chip tiên tiến. SCMP cho biết phương pháp này nhằm mục đích tránh né những hạn chế của máy lithography truyền thống và các lệnh trừng phạt của Mỹ đối với công nghệ EUV, có khả năng định hình lại cục diện ngành công nghiệp bán dẫn.

Nhóm nghiên cứu của Trung Quốc, dẫn đầu bởi Đại học Thanh Hoa, đang phát triển một nguồn laser độc đáo sử dụng máy gia tốc hạt. Mục tiêu của họ là vượt qua những hạn chế của máy lithography thông thường, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất vi mạch. Máy gia tốc hạt được đề xuất sẽ có kích thước bằng khoảng hai sân bóng rổ, với chu vi từ 100-150 mét, và sẽ đóng vai trò là nguồn ánh sáng chất lượng cao để chế tạo chip.

Giáo sư Triệu Vũ từ Đại học Stanford đã giới thiệu công nghệ cơ bản, được gọi là microbunching trạng thái ổn định (SSMB). SSMB thu giữ năng lượng phát ra bởi các hạt tích điện trong quá trình tăng tốc, biến đổi nó thành nguồn ánh sáng EUV liên tục và tinh khiết. So với phương pháp EUV ASML phổ biến, SSMB có công suất và hiệu quả vượt trội, có khả năng giảm chi phí sản xuất chip.

"Một nguồn sáng SSMB-EUV đã được thiết kế tại THU, với công suất EUV thiết kế cao hơn 1kW, và một số công nghệ chính đã gần hoàn thiện", thành viên nhóm nghiên cứu Giáo sư Phan Chí Long cho biết trong một bài thuyết trình tại một hội thảo học thuật vào tháng 1 năm 2022.

(Ảnh tín dụng: South China Morning Post)

Dự án tham vọng này trái ngược với chiến lược của các công ty như ASML, tập trung vào việc thu nhỏ hóa máy sản xuất chip. Thay vào đó, tầm nhìn của Trung Quốc bao gồm việc tạo ra một nhà máy khổng lồ chứa nhiều máy lithography, tất cả đều tập trung xung quanh một máy gia tốc duy nhất. Thiết kế này nhằm mục đích cho phép các quy trình sản xuất cạnh tranh (như 2nm và hơn thế nữa) sẽ được sử dụng để tạo ra các chip hiệu suất cao mà không cần sử dụng máy quét lithography cực tím (EUV) truyền thống.

"Là một nguồn sáng hoàn toàn mới, việc xác minh thực nghiệm công nghệ đã được thực hiện. Nhưng cần phải xây dựng một thiết bị nghiên cứu nguồn sáng SSMB hoạt động trong dải EUV", trưởng nhóm nghiên cứu Giáo sư Đường Xuân Tường từ Đại học Thanh Hoa cho biết.

"Sau đó, chúng tôi có thể [sử dụng thiết bị để] bồi dưỡng người dùng khoa học và công nghiệp, và đánh bóng công nghệ SSMB."

Theo báo cáo, nhóm nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực này; họ đã thử nghiệm thành công công nghệ và hiện đang tìm kiếm địa điểm xây dựng dự án. Những thành tựu của họ có thể mở đường cho Trung Quốc vượt qua các lệnh trừng phạt tiềm năng trong tương lai và trở thành cường quốc bán dẫn.

Tuy nhiên, hành trình hiện thực hóa máy lithography EUV dựa trên SSMB vẫn còn dài và đầy thách thức. Giáo sư Đường Xuân Tường là người đứng đầu dự án và nhấn mạnh đến sự cần thiết của việc đổi mới liên tục và hợp tác xuyên ngành để phát triển một hệ thống lithography hoạt động được.

"Vẫn còn một chặng đường dài trước khi chúng tôi phát triển độc lập các máy lithography EUV, nhưng các nguồn sáng EUV dựa trên SSMB mang đến cho chúng tôi một giải pháp thay thế cho công nghệ bị trừng phạt", Đường nói. "Nó đòi hỏi sự đổi mới công nghệ liên tục dựa trên các nguồn sáng EUV SSMB và sự hợp tác với các ngành công nghiệp thượng nguồn và hạ nguồn để xây dựng một hệ thống lithography có thể sử dụng được."