Trung Quốc tự chủ máy quang khắc DUV: Bước ngoặt của công nghiệp bán dẫn toàn cầu

Vị thế thống trị trong thị trường sản xuất thiết bị bán dẫn của ASML (Hà Lan) có thể bị thu hẹp trong thập niên tới. Ảnh: ASML

Bước tiến mới của ngành bán dẫn Trung Quốc do Tập đoàn Công nghệ Điện tử Aishengna Thượng Hải dẫn dắt, với các nhóm kỹ sư được tập hợp từ nhiều doanh nghiệp quang khắc trong nước. Máy DUV đầu tiên của tổ hợp này sẽ được bàn giao ngay trong năm nay cho các nhà sản xuất chip lớn bản địa như: SMIC, Hua Hong Semiconductor và đặc biệt là CXMT. Trung Quốc dự kiến sản xuất khoảng 5 máy DUV mới trong năm 2026 và khoảng 20 máy trong năm 2027.

Máy quang khắc (lithography) là “trái tim” của dây chuyền chế tạo chip, sử dụng ánh sáng để in các mạch điện siêu nhỏ lên tấm silicon. Trong đó, công nghệ DUV (Deep Ultraviolet) sử dụng tia cực tím có bước sóng khoảng 193nm. Phiên bản hiện đại nhất là immersion DUV, sử dụng một lớp nước siêu tinh khiết giữa thấu kính và wafer nhằm tăng khả năng hội tụ ánh sáng, cho phép tạo ra các cấu trúc nhỏ hơn so với DUV khô truyền thống. Công nghệ này được sử dụng rộng rãi để sản xuất nhiều loại chip thương mại, đặc biệt là chip bộ nhớ RAM vốn đang được săn đón trong cơn bão trí tuệ nhân tạo (AI).

Dĩ nhiên, DUV còn ở dưới EUV (công nghệ quang khắc cực tím siêu sâu), vốn sử dụng bước sóng chỉ 13,5nm, cho phép in trực tiếp các cấu trúc cực nhỏ, là nền tảng sản xuất các thế hệ chip tiên tiến nhất như 3nm hay 2nm. Dù vậy, DUV vẫn hết sức quan trọng, đặc biệt là với nền kinh tế Trung Quốc vốn đang số hóa quy mô lớn. Trong nhiều năm qua, ASML (Hà Lan) gần như độc quyền thị trường máy quang khắc tiên tiến. Tuy nhiên, tranh chấp thương mại gần đây khiến Trung Quốc không thể tiếp cận các hệ thống EUV và hạn chế mua nhiều dòng DUV hiện đại. Bởi vậy, việc lần đầu tiên nước này có khả năng xây dựng một nguồn cung nội địa cho thiết bị được xem là quan trọng nhất trong dây chuyền sản xuất chip mang ý nghĩa vượt ra ngoài yếu tố công nghệ.

Tuy nhiên, giới chuyên môn hiện chưa quá lạc quan, nhấn mạnh các hệ thống DUV do Trung Quốc chế tạo vẫn cần tiếp tục thử nghiệm và còn khá xa mới đạt được trình độ của các sản phẩm cạnh tranh từ ASML. Các nhà phân tích của JP Morgan cho rằng, việc chế tạo được một số lượng nhỏ máy DUV không đồng nghĩa có thể phục vụ sản xuất hàng loạt. Thách thức lớn nhất nằm ở năng suất, độ chính xác chồng lớp (overlay), tốc độ xử lý các tấm silicon, độ ổn định và độ tin cậy sau hàng nghìn chu kỳ vận hành. Đây cũng là khác biệt lớn nhất giữa việc tạo ra nguyên mẫu và xây dựng một hệ sinh thái sản xuất thiết bị bán dẫn có khả năng cạnh tranh quốc tế.

Trên cơ sở đó, hầu hết ý kiến phân tích cho rằng, diễn biến mới chưa tác động lớn đến thị trường bán dẫn toàn cầu. Trong vài năm tới, Trung Quốc sẽ ưu tiên mở rộng sản xuất DUV để đáp ứng nhu cầu trong nước, từng bước nâng cao độ ổn định, năng suất và tỷ lệ thành phẩm trước khi tiến tới các thế hệ công nghệ tiên tiến hơn. Tuy nhiên, về dài hạn, bước đi mới có thể làm thay đổi cán cân thị trường bán dẫn toàn cầu theo ba hướng.

Thứ nhất, máy DUV “cây nhà lá vườn” sẽ là nền tảng ban đầu để các nhà sản xuất chip Trung Quốc giảm dần phụ thuộc vào nguồn cung nước ngoài, đặc biệt trong bối cảnh các biện pháp kiểm soát xuất khẩu ngày càng mở rộng. Thứ hai, các doanh nghiệp cung cấp thiết bị sản xuất bán dẫn quốc tế có thể phải đối mặt với sự cạnh tranh lớn hơn tại thị trường Trung Quốc. Thứ ba, cuộc đua phát triển thiết bị bán dẫn sẽ trở nên quyết liệt hơn khi nhiều quốc gia coi khả năng tự chủ công nghệ là yếu tố chiến lược.

Dù thế nào, thị trường thiết bị sản xuất bán dẫn toàn cầu vẫn duy trì đà tăng nhờ nhu cầu về AI, trung tâm dữ liệu và điện toán hiệu năng cao, đồng nghĩa cạnh tranh về thiết bị chế tạo chip sẽ ngày càng quyết liệt. Theo Hiệp hội Công nghiệp thiết bị và vật liệu bán dẫn quốc tế (SEMI), sau năm 2025, với quy mô khoảng 133 tỷ USD (tăng 13,7% so với năm 2024), thị trường này được dự báo sẽ đạt gần 166 tỷ USD trong năm 2026 (tương đương tăng 23,2%). Trong khi đó, Hiệp hội Công nghiệp bán dẫn (SIA) cho biết, doanh số bán dẫn toàn cầu năm 2025 đã vượt 600 tỷ USD và dự báo sẽ tiếp tục lập đỉnh mới.

Việc Trung Quốc có thể tự chế tạo thiết bị DUV chưa dẫn đến những thay đổi tức thời trong thị trường bán dẫn toàn cầu. Tuy nhiên, đây là dấu mốc cho thấy, quá trình nội địa hóa công nghệ của Trung Quốc đang chuyển từ giai đoạn nghiên cứu sang sản xuất thực tế. Đó là nền tảng để thu hẹp khoảng cách với các nhà cung cấp thiết bị hàng đầu thế giới trong thập kỷ tới.