- Trở lại vào tháng 12, gã khổng lồ công nghệ Hà Lan ASML đã vận chuyển máy in thạch bản High-NA Extreme Ultraviolet (EUV) đầu tiên cho Intel (EXE:5000). Cỗ máy này trị giá 400 triệu USD sẽ mang đến cấp độ sản xuất chip tiếp theo với nút xử lý từ 2nm trở xuống.

Các máy EUV ban đầu cũng do ASML sản xuất là những thiết bị không thể thiếu để các xưởng đúc chip sản xuất các linh kiện dưới 10nm. Nút quy trình thấp hơn có nghĩa là thiết diện các bóng bán dẫn nhỏ hơn và có thể đưa nhiều bóng bán dẫn hơn vào bên trong một con chip. Số lượng bóng bán dẫn của chip càng cao thì nó càng mạnh và tiết kiệm năng lượng hơn.

Lý do khiến máy EUV quan trọng đến vậy là vì nó in các mẫu mạch điện trên các tấm silicon mỏng hơn sợi tóc người. Điều này là bắt buộc khi một công ty đang xây dựng một con chip có hàng tỷ bóng bán dẫn bên trong. Chip A13 Bionic 7nm được sử dụng để cung cấp năng lượng cho dòng iPhone 11 ra mắt vào năm 2019 có chứa 8,5 tỷ bóng bán dẫn. Chip A17 Pro 3nm từng chạy trên iPhone 15 Pro và iPhone 15 Pro Max có 19 tỷ bóng bán dẫn.

Độ phân giải 8 nm của máy EXE:5000 có nghĩa là các nhà sản xuất chip có thể đóng gói nhiều bóng bán dẫn hơn vào một con chip. Các bóng bán dẫn nhỏ hơn sẽ tiết kiệm năng lượng hơn, điều đó có nghĩa là các con chip sẽ có thể làm được nhiều việc hơn và tiêu thụ ít năng lượng hơn.

Máy EUV High-NA mới có ống kính khẩu độ số (NA) 0,55 cho độ phân giải 8nm so với độ phân giải 13nm (0,33 NA) của máy hiện tại. Điều này có nghĩa là các máy mới có thể in bóng bán dẫn nhỏ hơn 1,7 lần, dẫn đến mật độ bóng bán dẫn lớn hơn 2,9 lần chỉ với một lần phơi sáng. Với những chỉ số này sẽ mang lại kết quả gì? Đó là Chip mạnh hơn hoặc tiết kiệm năng lượng hơn. Các máy mới cũng có thể in 185 tấm  đĩa bán dẫn (wafer) mỗi giờ và sẽ tăng lên 220 tấm vào năm 2025. Con số này so với 160 tấm wafer mỗi giờ có thể được in bằng các máy EUV hiện tại.

Các máy EUV Low-NA hiện tại có thể tạo ra độ phân giải tương tự nhưng chỉ sau khi thực hiện hai lần phơi sáng bằng cách sử dụng khuôn mẫu kép. Tuy nhiên, việc tạo mẫu kép có những rủi ro bao gồm thời gian sản xuất dài hơn và nguy cơ xảy ra lỗi sẽ tăng lên. Nó cũng có thể dẫn đến sự khác biệt về hiệu suất giữa các chip được sản xuất.

ASML nhanh chóng cho biết điều gì có thể xảy ra với việc tạo khuôn kép vì công ty muốn các xưởng đúc chi nhiều tiền hơn cho các máy in thạch bản mới hơn. Nhưng nút xử lý N3B của TSMC được cho là dựa trên mô hình kép và đã được sử dụng để sản xuất bộ xử lý ứng dụng A17 Pro được trang bị trên tất cả các thiết bị iPhone 15 Pro và iPhone 15 Pro Max, cũng như chip M3 được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các máy tính Mac. ASML cho biết, các khách hàng của công ty hiện đang thực hiện nghiên cứu về máy EUV NA cao.

Tổ chức tài chính China Renaissance nói rằng, TSMC vẫn chưa sẵn sàng chuyển sang máy EUV NA cao. Các máy mới hơn sử dụng nguồn sáng nằm ngang so với các máy hiện tại lấy nguồn sáng từ bên dưới máy. Điều đó có nghĩa là các nhà máy cần phải được xây dựng theo một cách nhất định để phù hợp với từng máy và đó sẽ là một nhiệm vụ khó khăn và phức tạp.

Hiện nay, TSMC, Samsung Foundry và những công ty khác sẽ phải đi sau Intel để bắt đầu thực hiện các khoản đầu tư cần thiết để chuyển sang dòng máy EUV NA cao. Thời điểm đó có thể sẽ sớm kết thúc khi TSMC và Samsung đang tìm cách bắt đầu sản xuất nút quy trình 2nm vào năm 2025 để chuyển sang sản xuất nút 1,4nm vào năm 2027.

​

Hoàng Thanh