Trung Quốc với mối lo phụ thuộc vào hóa chất đặc biệt từ Nhật trong sản xuất chip

Nhật Bản cân nhắc cách phản ứng với bản cập nhật mới nhất về các biện pháp kiểm soát xuất khẩu của Mỹ với ngành công nghiệp bán dẫn Trung Quốc.

Các nhà đầu tư Trung Quốc đã tranh nhau mua cổ phiếu những công ty có khả năng hoặc tiềm năng sản xuất chất cản quang (photoresist) có thể thay thế các sản phẩm của Nhật Bản, dù chưa có thông báo chính thức nào từ Nhật Bản về việc hạn chế bán chất cản quang cho Trung Quốc.

Chất cản quang là vật liệu nhạy sáng được sử dụng trong một số quy trình, chẳng hạn như quang khắc, để tạo thành lớp phủ có hoa văn trên bề mặt và là đầu vào chính trong sản xuất chất bán dẫn.

Cổ phiếu Jiangsu Nata Optoelectronic Material Co, công ty phát triển một loại chất cản quang, tăng 13% lên 34,31 nhân dân tệ. Trong khi cổ phiếu Crystal Clear Electronic Material Co (công ty sản xuất vật liệu siêu tinh khiết cho SMIC, ChangXin Memory Technologies và Hua Hong Semiconductor) tăng 7,3% kể từ hôm 6.3 lên 17,71 nhân dân tệ.

Cổ phiếu Shenzhen Rongda Photosensitive và Technology Co and Shenzhen Tongyi Industry Co (cả hai đều chuyên về hóa chất có thể được sử dụng trong một số lĩnh vực gồm cả sản xuất chip) tăng 20% hôm 7.3.

Dù đã đạt được tiến bộ trong việc sản xuất chất cản quang, Trung Quốc vẫn phụ thuộc vào hàng nhập khẩu, chủ yếu từ Nhật Bản, để sản xuất các sản phẩm tiên tiến, theo một nhà đầu tư ngành công nghiệp chip từ chối nêu tên do tính nhạy cảm của chủ đề này.

“Các nhà sản xuất Trung Quốc có thể tạo ra chất cản quang cho các quy trình cũ, nhưng chất cản quang cao cấp vẫn rất khó sản xuất trong nước”, nhà đầu tư đó cho biết.

Ông nói thêm rằng các nhà sản xuất chất cản quang của Trung Quốc, không được tiếp cận với công nghệ tiên tiến, buộc phải tham gia đầu tư cấp thấp vào những lĩnh vực có sự cạnh tranh khốc liệt.

Sự phụ thuộc vào Nhật Bản về chất cản quang rung lên hồi chuông cảnh báo với Trung Quốc - Ảnh: AFP

Doanh số bán chất cản quang ở Trung Quốc lên tới 8,74 tỉ nhân dân tệ (1,12 tỉ USD) vào năm 2020, chiếm khoảng 1/7 tổng doanh số toàn cầu, nhưng việc cung cấp chất cản quang bán dẫn KrF/ArF cao cấp vẫn do các doanh nghiệp Nhật Bản và Mỹ chi phối, theo một báo cáo năm 2020 được phát hành bởi Viện ResearchInChina.

ArF là viết tắt của khí Argon Flourua, có công thức hóa học là ArF.

KrF là viết tắt của khí Krypton Fluorida, có công thức hóa học là KrF.

Báo cáo cho biết 4 công ty Nhật Bản gồm JSR, Tokyo Ohka Kogyo, Shin-Etsu Chemical và Fujifilm Electronic Materials chiếm 3/4 thị trường toàn cầu về các chất cản quang cao cấp này và gần như độc quyền về chất cản quang EUV (in khắc cực tím).

Theo một báo cáo vào tháng 11.2022 của công ty môi giới Zheshang Securities, tỷ lệ nguồn cung địa phương với các chất cản quang cấp cũ, chẳng hạn như G-line và I-line, là khoảng 30%. Tuy nhiên, tỷ lệ cung cấp của Trung Quốc giảm xuống 10% với chất cản quang KrF và dưới 2% với chất cản quang Arf và EUV cao cấp.

Báo cáo cho biết Trung Quốc sẽ khó bắt kịp vì nước này thiếu các nguyên liệu thô chính cũng như thiết bị kiểm tra và xác minh.

Báo cáo nêu rõ: “Dù một số doanh nghiệp trong nước đã đạt được khả năng sản xuất hàng loạt một số chất cản quang KrF, nhưng thị phần của họ rất hạn chế”.

Nhật Bản và Hà Lan đã đồng ý tham gia cùng Mỹ trong việc hạn chế xuất khẩu các thiết bị và vật liệu chip tiên tiến sang Trung Quốc. Trong đó, Hà Lan dự kiến sẽ hoàn thiện danh sách kiểm soát xuất khẩu vào mùa hè. Dù vẫn chưa đưa ra quyết định chính thức về chất cản quang, Nhật Bản đã chặn xuất khẩu hóa chất trong quá khứ.

Vào tháng 7.2019, chính phủ Nhật Bản đã quyết định loại bỏ Hàn Quốc khỏi danh sách trắng các quốc gia được miễn kiểm soát xuất khẩu với một số sản phẩm do quan hệ giữa hai nước xuống mức thấp sau chiến tranh.

Các thông số vật liệu cản quang tương ứng với các bước sóng khác nhau của nguồn sáng được sử dụng trong các hệ thống in thạch bản, từ 365 nanomet với dòng I cấp thấp hơn, đến 13,5 nanomet được sử dụng trong hầu hết hệ thống máy in thạch bản cực tím tiên tiến.

Đến nay, rất ít công ty Trung Quốc đã đạt được sản xuất hàng loạt chất cản quang ArF và EUV.

Beijing Kempur Microelectronics và Xuzhou B&C Chemical Co có khả năng sản xuất hàng loạt chất cản quang KrF. Vào cuối năm 2020, Jiangsu Nata Opto thông báo đã “phát triển độc lập” một chất cản quang ArF, nhưng công ty vẫn đang gặp khó khăn trong việc sản xuất hàng loạt hai năm sau đó.

Theo Xuan Jiyou, nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Kandong có trụ sở tại thủ đô Bắc Kinh, ngay cả khi có bước đột phá trong nghiên cứu và phát triển, Trung Quốc vẫn sẽ mất nhiều thời gian để sản xuất hàng loạt chất cản quang cao cấp.

“Với các sản phẩm cản quang, thời gian xác minh kéo dài”, Xuan Jiyou nói, đề cập đến thời gian từ khi sản xuất vật liệu trong phòng thí nghiệm đến khi thử nghiệm thực tế tại dây chuyền sản xuất chip.

“Thường mất từ 1 năm rưỡi (rất nhanh) đến 3 năm (rất chậm) để chuyển từ nghiên cứu và phát triển sang sản xuất hàng loạt”, ông cho biết thêm.

Trung Quốc phải tập trung sản xuất chip cũ do các hạn chế xuất khẩu thiết bị từ Hà Lan

Kế hoạch hạn chế xuất khẩu công nghệ bán dẫn từ chính phủ Hà Lan sẽ cản trở nỗ lực sản xuất các mạch tích hợp (IC) tiên tiến của Trung Quốc nhưng vẫn tạo cơ hội cho nước này tiếp tục sản xuất chip cũ, theo những người trong ngành.

Động thái đó diễn ra sau thỏa thuận giữa Mỹ, Nhật Bản và Hà Lan vào tháng 1 nhằm hạn chế xuất khẩu một số thiết bị sản xuất chip tiên tiến sang Trung Quốc, tạo ra một liên minh mạnh mẽ sẽ cắt đứt tham vọng của Bắc Kinh nhằm xây dựng năng lực chip nội địa.

Thông báo của Bộ trưởng Thương mại Hà Lan - Liesje Schreinemacher trong bức thư gửi đến Quốc hội nước này hôm 8.3 không nêu tên Trung Quốc hoặc nhà cung cấp thiết bị sản xuất chip ASML. Thế nhưng, tuyên bố từ ASML (có trụ sở tại khu đô thị Veldhoven, Hà Lan) cho biết phạm vi của các hạn chế có thể bao gồm cả “TWINSCAN NXT:2000i và các hệ thống nhúng tiếp theo”, đề cập đến dòng máy in thạch bản tia cực tím sâu (DUV) nhúng ArF mới nhất của công ty được ra mắt vào quý 3/2022.

Theo trang SCMP, bất chấp biện pháp đó, việc sản xuất chip của Trung Quốc sử dụng các nút quy trình cũ không bị ảnh hưởng, theo một nhà đầu tư ngành công nghiệp bán dẫn ở thành phố Thượng Hải (từ chối nêu tên). Ông mô tả "điểm nghẽn chính của Trung Quốc" là thiết bị sản xuất chip và vật liệu cho các quy trình tiến tiến hơn.

Hệ thống DUV mới nhất của ASML có thể kích hoạt các quy trình sản xuất chip dưới 3 nanomet với hiệu suất lớp phủ được cải thiện đáng kể, cho phép năng suất lên tới 295 tấm wafer (đĩa bán dẫn) mỗi giờ, theo báo cáo thường niên từ công ty Hà Lan được công bố vào tháng 2.

Bà Liesje Schreinemacher báo cáo rằng các hạn chế thương mại của chính phủ Hà Lan với Trung Quốc sẽ được đưa ra trước mùa hè này.

Người phát ngôn Bộ Ngoại giao Trung Quốc - Mao Ninh đã nêu vấn đề hạn chế thương mại mới từ Hà Lan, chỉ ra sự can thiệp của chính phủ quốc gia châu Âu với trao đổi thương mại bình thường giữa các công ty hai nước.

Theo lãnh đạo một nhà sản xuất thiết bị chip lớn có trụ sở tại Bắc Kinh, hạn chế mới nhất của Hà Lan dự kiến sẽ không ngăn Trung Quốc mua công nghệ sản xuất chất bán dẫn cũ từ ASML và các nhà cung cấp thiết bị sản xuất chip lớn khác. Ông này nói rằng sẽ là quá cực đoan nếu cấm Trung Quốc mua thiết bị cho quy trình sản xuất chip hàng chục năm tuổi.

Do các lệnh trừng phạt thương mại của Mỹ, Trung Quốc là nước có ngành sản xuất chất bán dẫn lớn duy nhất trên thế giới chủ yếu tập trung vào các nút quy trình cũ. Để so sánh, Mỹ, Đài Loan, Nhật Bản và một số quốc gia thuộc Liên minh châu Âu (EU) đang chuyển sang các nút quy trình tiên tiến dưới 10 nanomet.

Suy đoán về các hạn chế thương mại mới từ hiệp định Mỹ - Nhật Bản - Hà Lan phản ánh sự không chắc chắn ngày càng tăng với tham vọng bán dẫn của Trung Quốc, sau khi chính quyền Biden triển khai các bản cập nhật vào tháng 10.2022 nhằm hạn chế khả năng của Trung Quốc trong việc mua chip tiên tiến, phát triển và bảo trì siêu máy tính, cũng như sản xuất bán dẫn tiên tiến.

Những biện pháp đó từ Mỹ nhằm hạn chế khả năng sản xuất chip logic tiên tiến của Trung Quốc ở quy trình 14 nanomet, chip DRAM ở quy trình 18 nanomet và chip 3D NAND ở quy trình 128 lớp.

Các công ty bán dẫn Trung Quốc đã tranh nhau dự trữ thiết bị sản xuất chip, linh kiện thay thế và các vật liệu liên quan khác, còn các nhà cung cấp ở nước ngoài tiếp tục nhận các đơn đặt hàng khi chờ đợi thông tin rõ ràng hơn về phạm vi hạn chế thương mại từ liên minh do Mỹ dẫn đầu.

Trường hợp xấu nhất tiềm ẩn với Trung Quốc có thể xảy ra là chính phủ Hà Lan cấm xuất khẩu máy in thạch bản DUV kém tiên tiến hơn. Tất cả thiết bị in khắc bằng tia cực tím đều sử dụng công nghệ laser để khắc một mạch được thiết kế sẵn lên tấm wafer.

ASML, nhà cung cấp hệ thống in thạch bản hàng đầu thế giới cho các nhà sản xuất chip, đã bị cấm bán các máy in thạch bản cực tím tiên tiến nhất của mình cho Trung Quốc kể từ năm 2019.

Tại Trung Quốc, chỉ SMIC (hãng sản xuất chip hàng đầu nước này, có trụ sở tại Thượng Hải) mới có kế hoạch thâm nhập vào các quy trình tiên tiến dưới 10 nanomet. Tuy nhiên, quá trình phát triển các quy trình tiên tiến để sản xuất hàng loạt của SMIC đã gặp trở ngại khi bị cấm mua máy in thạch bản cực tím từ ASML vào năm 2019 và sau đó bị thêm vào danh sách đen thương mại (danh sách thực thể) của Mỹ từ tháng 12.2020.

Điều đó đã vô tình biến ASML trở thành quân cờ quan trọng để Mỹ ngăn chặn tham vọng chip tiên tiến của Trung Quốc. Trung Quốc là thị trường lớn thứ ba của ASML vào năm 2022.

Doanh số máy in thạch bản tia cực tím sâu nhúng ArF chiếm 34% tổng doanh thu hệ thống của ASML là 15,4 tỉ euro (16,23 tỉ USD) vào năm 2022, so với con số 36% trong năm 2021.

Theo kết quả tài chính của quý 4/2022, doanh số máy in thạch bản cực tím của ASML chiếm 46% tổng doanh số hệ thống trong cả năm 2021 và 2022.

Sơn Vân