Mặc dù đã có những bước đột phá trong việc bắt kịp công nghệ bán dẫn toàn cầu, nhà sản xuất chip hàng đầu của Trung Quốc sẽ phải đối mặt với những thách thức lớn khi chuyển sang sản xuất phụ quy mô lớn.
Một bước đột phá được công bố bởi nhà sản xuất chất bán dẫn lớn nhất Trung Quốc vào tháng trước đã khiến nhiều nhà quan sát bất ngờ. Chỉ còn là vấn đề thời gian trước khi Tập đoàn Quốc tế Sản xuất Chất bán dẫn (SMIC) bắt đầu xuất xưởng chip “7 nanomet” (7 nm).
Tuy nhiên, câu hỏi thú vị hơn là công ty sẽ sẵn sàng bỏ bao nhiêu thời gian và tiền bạc để sản xuất hàng loạt chip bán dẫn tiên tiến này, sử dụng các phương pháp bị các đối thủ cạnh tranh quốc tế bỏ rơi. .
Câu hỏi này sẽ được trả lời trong những năm tới, khi các nhà sản xuất chip bán dẫn Trung Quốc phải lựa chọn giữa các mục tiêu chính trị, khiến nước này tự chủ trong ngành bán dẫn hoặc kiếm lợi nhuận.
Trước hết, chip 7 nm của SMIC vẫn chậm hơn so với thế hệ chip cao cấp 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 có kế hoạch sản xuất hàng loạt chip 3 nm vào nửa cuối năm 2022.
Hơn nữa, 7 nm chỉ là yêu cầu tối thiểu để có thể sản xuất chip hiệu suất cao trong máy tính, điện thoại hay máy chủ.
Hai doanh nghiệp đúc bán dẫn của Trung Quốc chỉ chiếm gần 9% thị phần quốc tế. Tập đoàn HuaHong chủ yếu sản xuất chip bán dẫn từ 22 nm trở lên. Hiện tại, chỉ có Samsung và TSMC đang sản xuất hàng loạt quy trình 5 nm.
Dài hơn, đắt hơn
Kể từ khi thuê cựu Giám đốc Phát triển TSMC, ông Lương Mạnh Tùng vào năm 2017, SMIC đã có những bước tiến trong việc làm chủ quy trình sản xuất chip bán dẫn 16 nm và 10 nm.
Nhưng vấn đề đối với SMIC hiện nay là Mỹ đang ngăn chặn việc xuất khẩu máy in thạch bản cực tím (EUV) sang Trung Quốc. Máy EUV có thể khắc các vi mạch trên bề mặt của tấm bán dẫn bằng cách chiếu ánh sáng một lần duy nhất. Công nghệ EUV là nền tảng chính để sản xuất chip bán dẫn 7 nm và cao cấp hơn kể từ năm 2019.
Hệ thống quang khắc EUV của tập đoàn ASML, Hà Lan. ASML đang độc quyền về kỹ thuật in thạch bản EUV được sử dụng trong các quy trình nâng cao. (Hình ảnh: ASML).
“Mọi người rất vui mừng về sự tiến bộ của SMIC. Công ty này đang phải chiếu tia cực tím nhiều lần để bù đắp cho việc không có kỹ thuật quang khắc EUV ”, Douglas Fuller, một chuyên gia về ngành bán dẫn Trung Quốc, cho biết. “Nhưng SMIC cũng hiểu rằng lợi nhuận từ phương pháp này là rất thấp.”
Năm 2020, SMIC thông báo rằng họ đang phát triển quy trình “n + 1, tương đương với 7 nm”. Tháng 10 năm ngoái, công ty Innosilicon của Trung Quốc thông báo rằng họ đã hoàn thành thiết kế và thử nghiệm cuối cùng của một sản phẩm bằng quy trình “n + 1”. SMIC cũng đặt mục tiêu đưa công nghệ này vào sản xuất hàng loạt trong năm tới.
Tuy nhiên, vì SMIC không thể tiếp cận công nghệ EUV do lệnh trừng phạt của Mỹ, nhà sản xuất chip bán dẫn sẽ phải sử dụng đến máy in thạch bản cực tím sâu (DUV). Công nghệ DUV chậm hơn EUV một thế hệ và yêu cầu một vài tia sáng để hoàn thành chip 7 nm.
Lo ngại rằng các nhà sản xuất chip Trung Quốc có thể lách lệnh cấm vận in thạch bản của 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 nguy cơ này.
Tuy nhiên, những thách thức kỹ thuật khi chuyển sang dùng chip 7 nm đã cản trở nhiều nhà sản xuất chip lớn. Intel đã phải vật lộn trong nhiều năm để chuyển đổi sang công nghệ dưới 10nm.
Và ngay cả khi SMIC thành công, việc cạnh tranh với các đối thủ toàn cầu sẽ là một cuộc chiến khó khăn vì 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 bỏ ngỏ. Ông Lương và đồng Giám đốc điều hành Zhao Haijun đã bất đồng về mức giá mà SMIC phải trả để bắt kịp công nghệ với các đối thủ cạnh tranh quốc tế.
Trong khi ông Lương muốn tiếp tục đẩy mạnh nghiên cứu các công nghệ tiên tiến thì ông Zhao lại chủ trương tập trung mở rộng năng lực sản xuất các quy trình thấp hơn như chip 16 nm hoặc 10 nm,… để giành thị phần.
Vào ngày 12 tháng 8, ông Zhao nói với các nhà đầu tư rằng SMIC sẽ linh hoạt trong việc phân bổ năng lực sản xuất cho các quy 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 do 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 hạn chế bởi các hạn chế của Hoa Kỳ đối với xuất khẩu công nghệ EUV sang Trung Quốc. Đồng thời, sự phụ thuộc của công ty vào thị trường nội địa đã tăng hơn 10 điểm phần trăm trong bốn 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 nay sẽ không khiến SMIC từ bỏ ưu tiên phát triển ngành công nghiệp trong nước.
Một giám đốc điều hành trong lĩnh vực bán dẫn cho biết: “Tham vọng thực sự của SMIC là trở thành một công ty giàu công nghệ và có lợi nhuận. Thời điểm họ buộc phải từ bỏ tham vọng công nghệ là lúc Trung Quốc thực sự tụt hậu so với thế giới ”.
