ASML đang chế tạo một cỗ máy sản xuất chip mới và nó thực sự siêu việt

by X Công Nghệ

Công ty ASML của Hà Lan đang nghiên cứu chế tạo một cỗ máy in thạch bản cực tím hoàn toàn mới, có thể khắc lên các mảnh silicon để tạo thành những con chip tiên tiến nhất trên thế giới.

Công ty ASML được thành lập vào năm 1984 khi tập đoàn Philips và nhà sản xuất máy chip Advanced Semiconductor Materials International quyết định thành lập một công ty mới để phát triển các hệ thống in thạch bản cho ngành công nghiệp bán dẫn đang phát triển mạnh khi đó. Liên doanh mới được đặt tên là ASM Lithography không có nhiều hoạt động đáng chú ý trong những ngày đầu thành lập.

Tuy nhiên, hiện tại ASML là công ty duy nhất trên thế giới có thể chế tạo được các cỗ máy EUV phức tạp sử dụng trong ngành sản xuất chip điện tử. Công ty hiện được định giá lên tới 329 tỷ USD, là công ty công nghệ lớn nhất châu Âu theo giá trị thị trường. ASML hiện có trụ sở chính tại ngôi làng nhỏ mang tên Veldhoven gần thành phố Eindhoven của Hà Lan, và có tới hơn 31.000 nhân viên đang làm việc trên toàn thế giới.

Cỗ máy EUV hiện tại của công ty được các hãng sản xuất chip lớn trên thế giới như TSMC, Samsung và Intel sử dụng để sản xuất chip máy tính và điện thoại. Tuy nhiên, phiên bản mới của cỗ máy mà ASML đang chế tạo mang tên High NA có khả năng sản xuất ra những con chip có độ phức tạp cao hơn nhiều, có thể mở ra một kỷ nguyên thiết bị điện tử hoàn toàn mới. NA được viết tắt cho cụm từ Numerical Aperture có nghĩa là khẩu độ số.

Cơ chế hoạt động của máy EUV

Máy EUV chiếu chùm ánh sáng có bước sóng đặc biệt hẹp lên các tấm silicon đã được xử lý bằng hóa chất cản quang. Việc này sẽ tạo ra các hoa văn phức tạp trên tấm silicon ngay khi ánh sáng tiếp xúc với bề mặt có các chất hóa học. Quá trình này tạo nên các bóng bán dẫn quan trọng, được gọi là kỹ thuật in thạch bản.

Bóng bán dẫn là một trong những cấu tạo cơ bản trong các thiết bị điện tử, và chúng cho phép dòng điện chạy xung quanh mạch. Số lượng bóng bán dẫn tỷ lệ thuận với sức mạnh của con chip, do đó càng nhiều bóng bán dẫn được khắc lên chip thì con chip càng mạnh và hiệu quả.

Các kỹ sư của ASML đang lắp đặt một cỗ máy EUV.

EUV cũng là một công nghệ mới được ASML ra mắt cách đây vài năm, trong khi đó phần lớn ngành công nghiệp bán dẫn hiện tại vẫn chỉ đang sử dụng công nghệ DUV – Deep Ultraviolet.

Do sự cạnh tranh ngày càng gay gắt, các công ty sản xuất chip muốn dùng bước sóng ánh sáng hẹp nhất có thể trong kỹ thuật in thạch bản để lắp nhiều bóng bán dẫn hơn trên các tấm silicon. Con chip Apple A15 Boinoic được sử dụng trên thế hệ iPhone mới nhất hiện tại cũng được sản xuất từ các máy EUV của ASML với khoảng 10 tỷ bóng bán dẫn trên đó.

Cỗ máy High NA mới có gì?

Công ty ASML cho biết, cỗ máy High NA sở hữu một thiết kế quang học hoàn toàn mới giúp con chip có thể nhỏ hơn 1,7 lần nhưng lại có mật độ tăng 2,9 lần. Đồng thời quy trình sản xuất sẽ được rút gọn hơn so với trước giúp giảm thiểu chi phí, thời gian và tỷ lệ lỗi đáng kể.

Các cỗ máy EUV hiện tại có giá 140 triệu USD khá lớn và phức tạp khi được cấu tạo từ hơn 100 nghìn thành phần và cần tới 40 container mới chứa đủ. Tuy nhiên, cỗ máy High NA mới của ASML được cho là còn lớn hơn, đắt hơn và phức tạp hơn nữa.

Mô phỏng một phần cỗ máy High NA mới của ASML.

Hiện tại, máy High NA vẫn đang trong quá trình chế tạo và có thể được thử nghiệm sản xuất vào năm 2023 trước khi đưa vào sản xuất hàng loạt vào năm 2025. Cỗ máy High NA mới chuyển từ ống kính khẩu độ .33 sang khẩu độ .55 sắc nét hơn giúp tạo ra những mẫu có độ phân giải cao hơn. Khẩu độ cao hơn làm cho các chùm tia EUV rộng hơn với cường độ cao hơn trước khi nó chạm vào tấm silicon. Điều này vừa làm tăng mức độ chính xác của các dòng được in, vừa giúp tăng mật độ bản in.

Mới đây, Intel cho biết họ sẽ là công ty đầu tiên được thử nghiệm cỗ máy High NA của ASML, nhưng từ chối tiết lộ số lượng máy đã đặt mua.

Chuyên gia bán dẫn Alan Priestley cho biết cỗ máy mới của ASML có thể sản xuất ra những con chip dựa trên tiến trình nhỏ hơn 3 nanomet – công nghệ sản xuất chip tiên tiến nhất thế giới hiện nay. Tương ứng với điều đó, cái giá dành cho máy High NA cũng không hề rẻ, có thể lên tới 300 triệu USD – đắt hơn gấp đôi so với các máy EUV hiện tại.

Xem Thêm