Trung Quốc đã chế tạo thành công chip 7 nm, nhưng sản xuất hàng loạt mới là thử thách thực sự

Một bước đột phá do nhà sản xuất chất bán dẫn lớn nhất Trung Quốc tiết lộ vào tháng trước đã khiến nhiều nhà quan sát bất ngờ. ViệcSemiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) bắt đầu xuất xưởng những lô chip “7 nanometer” (7 nm) chỉ là vấn đề thời gian.

Tuy nhiên, câu hỏi thú vị hơn là công ty này sẽ sẵn sàng bỏ bao nhiêu thời gian và tiền bạc vào việc sản xuất hàng loạt những chip bán dẫn tiên tiến này, sử dụng phương thức mà những đối thủ quốc tế đã từ bỏ.

Câu hỏi này sẽ được trả lời trong những năm tới đây, khi mà các nhà sản xuất chip bán dẫn Trung Quốc phải lựa chọn giữa mục tiêu chính trị, giúp cho đất nước tự chủ trong ngành bán dẫn hay kiếm lợi nhuận.

Trước hết, con chip 7 nm của SMIC vẫn đang chậm hơn thế hệ chip tiên tiến nhất mà các đối thủ đang sản xuất hàng loạt như chip 5 nm của TSMC hay Samsung. Đồng thời, cả TSMC và Samsung đều đã có kế hoạch sản xuất hàng loạt những con chip 3 nm vào nửa cuối năm 2022.

Hơn thế nữa, 7 nm cũng chỉ là yêu cầu tối thiểu để có thể sản xuất ra những con chip trong máy tính, điện thoại hay máy chủ có hiệu năng cao.  

Lâu hơn, tốn kém hơn

Kể từ khi thuê cựu Giám đốc phát triển của TSMC, ông Lương Mạnh Tùng vào năm 2017, SMIC đã có những bước tiến trong việc làm chủ tiến trình sản xuất chip bán dẫn 16 nm và 10 nm.

Nhưng vấn đề của SMIC hiện nay là Mỹ đang chặn việc xuất khẩu những máy quang khắc siêu cực tím (EUV) tới Trung Quốc. Những chiếc máy EUV có thể khắc các vi mạch trên bề mặt tấm bán dẫn bằng cách chiếu ánh sáng chỉ duy nhất một lần. Công nghệ EUV đã trở thành trụ cột chính để sản xuất những chip bán dẫn tiến trình 7 nm và tiên tiến hơn kể từ năm 2019.

“Mọi người đã quá phấn kích với tiến bộ của SMIC. Công ty này đang phải chiếu ánh sáng cực tím nhiều lần để bù đắp cho việc không có máy quang khắc EUV”, ông Douglas Fuller, một chuyên gia về ngành bán dẫn Trung Quốc cho biết. “Nhưng SMIC cũng hiểu rằng sản lượng thu được từ phương pháp này là rất thấp”.

Vào năm 2020, SMIC tuyên bố rằng họ đang phát triển một tiến trình “n+1, tương đương với 7 nm”. Tháng 10 năm ngoái, công ty Innosilicon của Trung Quốc thông báo đã hoàn thành khâu thiết kế và thử nghiệm cuối cùng cho sản phẩm sử dụng tiến trình “n+1”. SMIC cũng đặt mục tiêu đưa công nghệ này vào sản xuất hàng loạt vào năm sau.

Tuy nhiên, do SMIC không thể chạm tay tới công nghệ EUV do các lệnh trừng phạt của Mỹ, nhà sản xuất chip bán dẫn này sẽ phải sử dụng đến những máy quang khắc cực tím sâu (DUV). Công nghệ DUV chậm hơn EUV một thế hệ và cần vài lần chiếu ánh sáng để hoàn thành chip 7 nm.

Do lo ngại rằng các nhà sản xuất chip Trung Quốc có thể lách lệnh cấm vận máy quang khắc EUV, Washington trong những tháng gần đây đã thảo luận với các nhà sản xuất thiết bị như ASML của Hà Lan và Nikon của Nhật Bản về khả năng ngừng cung cấp máy DUV cho Trung Quốc. Nhưng các nhà phân tích tin rằng Bắc Kinh đã mua đủ thiết bị để chống lại rủi ro này.

Tuy nhiên, những thách thức kỹ thuật của việc chuyển đổi sang chip 7 nm đã cản trở nhiều nhà sản xuất chip lớn. Intel đã vật lộn trong nhiều năm để chuyển sang công nghệ dưới 10 nm.

Và ngay cả khi SMIC thành công, việc cạnh tranh với các đối thủ toàn cầu sẽ là một cuộc chiến cam go khi chi phí và thời gian cần thiết để sản xuất chip bán dẫn sử dụng máy DUV cao hơn so với EUV.

Liệu SMIC có sẵn sàng tham gia cuộc chiến này hay không cũng là một câu hỏi mở. Ông Lương và đồng Giám đốc điều hành Zhao Haijun đã bất đồng quan điểm về cái giá mà SMIC nên bỏ ra để bắt kịp công nghệ với các đối thủ quốc tế.

Trong khi ông Lương muốn tiếp tục thúc đẩy nghiên cứu các công nghệ tiên tiến, ông Zhao lại chủ trương tập trung mở rộng năng lực sản xuất những tiến trình thấp hơn như chip 16 nm hoặc 10 nm,… để giành thị phần.

Hôm 12/8, ông Zhao đã nói với các nhà đầu tư rằng SMIC sẽ linh hoạt trong việc phân bổ năng lực sản xuất những tiến trình thấp hơn để đáp ứng nhu cầu mạnh mẽ trong các lĩnh vực như công nghiệp.

Những nỗ lực trước đây của Bắc Kinh nhằm thúc đẩy sự đổi mới đột phá trong sản xuất chất bán dẫn đã bị cản trở khi nhiều nhà sản xuất chip ngần ngại mạo hiểm với các giải pháp "cây nhà lá vườn" ít được thử nghiệm.

Nhìn chung, SMIC đang bị trói buộc bởi các hạn chế của Mỹ đối với xuất khẩu công nghệ EUV sang Trung Quốc. Đồng thời, mức độ phụ thuộc vào thị trường nội địa của công ty đã tăng hơn 10 điểm phần trăm trong 4 năm qua. Trung Quốc hiện chiếm gần 70% doanh thu của SMIC.

Nhưng các chuyên gia trong ngành cho rằng tình hình khó khăn hiện tại cũng sẽ không khiến SMIC từ bỏ ưu tiên phát triển ngành công nghiệp của nước nhà.

Một giám đốc điều hành trong ngành bán dẫn cho biết: “Tham vọng thực sự của SMIC là trở thành một công ty mạnh về công nghệ và có lợi nhuận. Thời điểm họ buộc phải từ bỏ tham vọng công nghệ là thời điểm Trung Quốc thực sự tụt lại so với thế giới”.