Samsung và TSMC đặt cược vào thế hệ máy EUV mới để giải bài toán thiếu chip

Trong ngành bán dẫn, một chiếc máy sản xuất chip không đơn thuần là một thiết bị trong nhà máy. Nó có thể quyết định tốc độ ra mắt sản phẩm, chi phí mỗi con chip và thậm chí giới hạn mà cả ngành công nghệ có thể đạt tới.

ASML vừa công bố một bước tiến đáng chú ý. Samsung và TSMC sẽ tham gia Intel trong việc triển khai công nghệ High NA EUV thế hệ mới. Samsung đặt mục tiêu sử dụng công nghệ này cho DRAM vào năm 2028, trong khi TSMC dự kiến đưa nó vào các tiến trình tiên tiến từ năm 2030.

Nhưng phần đáng chú ý hơn nằm ở một thay đổi tưởng như rất nhỏ. Các hãng đang cùng nghiên cứu việc chuyển từ photomask 6 inch sang loại 12 inch. Nếu thành công, thay đổi này có thể giúp tăng năng suất nhà máy, giảm chi phí và loại bỏ một số giới hạn trong cách tạo ra những con chip lớn và phức tạp.

Nói cách khác, cuộc chiến bán dẫn đang chuyển từ câu hỏi “ai có transistor nhỏ hơn?” sang một câu hỏi thực tế hơn: “ai có thể sản xuất chúng hiệu quả hơn?”

Tin tức chính vừa xảy ra

ASML cho biết Samsung và TSMC sẽ cùng Intel áp dụng thế hệ máy High NA EUV mới.

Intel hiện là doanh nghiệp đầu tiên triển khai công nghệ High NA EUV trong sản xuất, với tiến trình 18A dành cho một số bộ xử lý Core Ultra Series 3. Intel cũng đang phát triển phiên bản nâng cao 18A-P, được cho là đang được Apple cân nhắc cho thế hệ bộ xử lý A-series tiếp theo.

Theo ASML, Intel đã chế tạo hơn một triệu wafer bằng tiến trình mới.

Con số này quan trọng vì nó cho thấy High NA EUV không còn chỉ là công nghệ thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Nó đã bắt đầu bước vào hoạt động sản xuất thực tế.

Samsung dự kiến sử dụng High NA EUV để sản xuất DRAM vào năm 2028. TSMC đặt mục tiêu triển khai công nghệ này cho các node tiên tiến từ năm 2030.

Song song với đó, ASML cùng Samsung và TSMC đang thúc đẩy một sáng kiến sử dụng photomask 12 inch thay cho chuẩn 6 inch hiện nay. SK Hynix cũng đang đánh giá khả năng tham gia.

Việc thử nghiệm nhà máy sử dụng photomask 12 inch dự kiến bắt đầu vào năm 2031, còn sản xuất dự kiến bắt đầu vào năm 2033.

Điều gì mới?

Điểm mới không chỉ là một chiếc máy EUV mạnh hơn.

High NA EUV giúp ngành bán dẫn in những đặc điểm nhỏ hơn lên wafer. Nhưng khi công nghệ tiến tới những giới hạn mới, vấn đề không còn đơn giản là làm cho hình ảnh được in nhỏ hơn.

Kích thước của chip cũng trở thành vấn đề.

Với quy trình hiện tại, một số bộ xử lý sử dụng High NA EUV cần phải ghép các vùng hình ảnh lại với nhau. Quá trình này được gọi là stitching.

Hãy hình dung bạn đang in một bản đồ rất lớn nhưng máy in chỉ đủ khả năng in từng phần. Bạn phải in phần A, sau đó phần B rồi ghép chúng lại. Chỉ cần sai lệch nhỏ ở điểm nối, toàn bộ sản phẩm có thể gặp vấn đề.

Trong sản xuất chip, việc này làm tăng độ phức tạp và chi phí.

Photomask 12 inch được kỳ vọng giải quyết một phần vấn đề bằng cách cho phép tạo ra các mẫu lớn hơn mà không phải phụ thuộc nhiều vào stitching.

Đây là thay đổi về kiến trúc sản xuất, chứ không chỉ là nâng cấp một linh kiện.

Tại sao nó quan trọng?

Ngành bán dẫn thường được nhìn từ góc độ transistor.

Transistor càng nhỏ, chip càng mạnh hoặc càng tiết kiệm năng lượng. Nhưng đó chỉ là một nửa câu chuyện.

Nửa còn lại là yield và productivity.

Một nhà máy có thể sở hữu công nghệ tiên tiến nhất nhưng nếu tỷ lệ chip đạt chuẩn thấp, quy trình phức tạp hoặc chi phí mỗi wafer quá cao thì lợi thế công nghệ sẽ nhanh chóng bị thu hẹp.

Đây là lý do photomask 12 inch đáng chú ý.

Theo ASML, nếu ngành công nghiệp triển khai thành công hệ thống này, năng suất của các hệ thống có thể tăng tới 40%.

40% không phải một con số nhỏ.

Nếu một dây chuyền có thể tạo ra nhiều sản phẩm hơn với cùng hạ tầng vật lý, lợi ích sẽ lan sang toàn bộ chuỗi giá trị. Chi phí sản xuất có thể giảm. Năng lực cung ứng có thể tăng. Và các nhà sản xuất chip có thêm dư địa để đáp ứng nhu cầu từ smartphone, máy tính, máy chủ và các hệ thống tính toán hiệu năng cao.

Đó là cách một thay đổi ở tầng sản xuất có thể trở thành thay đổi ở tầng sản phẩm.

Sản phẩm hoạt động thế nào?

EUV có thể được hiểu đơn giản là một công nghệ dùng ánh sáng cực tím để tạo ra các mẫu cực kỳ nhỏ trên wafer.

Wafer là nền vật liệu nơi các mạch điện tử được hình thành. Photomask đóng vai trò như một dạng “khuôn mẫu” giúp hệ thống quang học chuyển thiết kế mạch lên wafer.

Khi công nghệ chip ngày càng tiên tiến, các chi tiết cần được tạo ra càng nhỏ và phức tạp.

High NA EUV cải thiện khả năng tạo ra những đặc điểm rất nhỏ này.

Nhưng khi chip trở nên lớn hơn, một vấn đề mới xuất hiện. Máy có thể tạo ra những chi tiết cực nhỏ nhưng việc bao phủ toàn bộ một vùng chip lớn lại trở nên phức tạp.

Stitching là một cách xử lý vấn đề đó, nhưng nó đồng nghĩa với thêm bước, thêm độ phức tạp và thêm rủi ro.

Photomask 12 inch hướng tới việc mở rộng vùng có thể được tạo mẫu trong một lần xử lý.

Vì vậy, câu chuyện ở đây không phải “máy mới nhanh hơn bao nhiêu”, mà là máy mới có thể thay đổi giới hạn sản xuất như thế nào.

Dữ liệu nằm ở đâu?

Có ba con số quan trọng trong câu chuyện này.

Thứ nhất là hơn một triệu wafer mà Intel cho biết đã được sản xuất bằng tiến trình mới. Đây là bằng chứng cho thấy High NA EUV đã bước ra khỏi giai đoạn hoàn toàn thử nghiệm.

Thứ hai là các mốc thời gian 2028 và 2030.

Samsung dự kiến triển khai High NA EUV cho DRAM vào năm 2028. TSMC dự kiến sử dụng công nghệ này cho các node tiên tiến từ năm 2030.

Thứ ba là 40%.

ASML cho rằng năng suất của các hệ thống có thể tăng tới 40% nếu ngành công nghiệp triển khai thành công photomask 12 inch.

Ba dữ liệu này tạo thành một bức tranh khá rõ.

Công nghệ đã bắt đầu được sử dụng. Những nhà sản xuất chip lớn đang cam kết với thế hệ tiếp theo. Và ngành đang tìm cách giải quyết nút thắt năng suất ngay trước khi công nghệ mới được mở rộng quy mô.

Doanh nghiệp kiếm tiền và tạo giá trị thế nào?

ASML nằm ở một vị trí đặc biệt trong chuỗi giá trị.

Doanh nghiệp không trực tiếp bán chip cho người tiêu dùng. Giá trị nằm ở việc cung cấp công cụ mà những công ty sản xuất chip cần để biến thiết kế bán dẫn thành sản phẩm vật lý.

Ở phía khách hàng, Samsung và TSMC có một bài toán khác.

Họ đầu tư rất lớn vào nhà máy và công nghệ sản xuất. Mỗi cải thiện về yield, năng suất hoặc chi phí trên wafer đều có thể ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng cạnh tranh.

Đối với Samsung, High NA EUV còn mở ra hướng ứng dụng vào DRAM.

Đối với TSMC, công nghệ này liên quan đến các node tiên tiến trong tương lai.

Vì vậy, giá trị kinh tế không nằm ở bản thân chiếc máy. Giá trị nằm ở khả năng biến một khoản đầu tư cực lớn vào nhà máy thành nhiều chip đạt chuẩn hơn với chi phí thấp hơn.

Đó là một mô hình kinh doanh rất khác với phần lớn phần cứng tiêu dùng.

Platform hay product?

High NA EUV về bản chất giống một platform công nghiệp hơn là một sản phẩm đơn lẻ.

Một chiếc điện thoại có thể được thay thế sau vài năm. Một công nghệ nền tảng trong nhà máy có thể ảnh hưởng đến nhiều thế hệ chip.

Khi Intel, Samsung và TSMC cùng triển khai một công nghệ, hiệu ứng của nó không dừng lại ở từng công ty.

Nó tác động đến:

• thiết kế chip;

• quy trình sản xuất;

• photomask;

• wafer;

• năng suất nhà máy;

• chi phí sản xuất;

• sản phẩm cuối cùng.

Đó là lý do những thay đổi tưởng như rất kỹ thuật trong ngành bán dẫn lại có thể tạo ra tác động lớn đến toàn bộ ngành công nghệ.

Đối thủ và lợi thế cạnh tranh

Cuộc cạnh tranh ở đây không đơn giản là Intel đối đầu Samsung hay TSMC.

Có ít nhất ba lớp cạnh tranh.

Lớp đầu tiên là ai triển khai High NA EUV nhanh và ổn định nhất.

Intel đang có lợi thế triển khai thực tế khi đã sử dụng công nghệ này và sản xuất hơn một triệu wafer.

Lớp thứ hai là ai đạt được yield tốt hơn.

Có máy chưa đủ. Doanh nghiệp phải đưa nó vào sản xuất quy mô lớn mà không biến nhà máy thành một hệ thống quá đắt đỏ.

Lớp thứ ba là ai kiểm soát được hệ sinh thái sản xuất.

Photomask, thiết bị quang khắc, wafer và quy trình sản xuất phải phối hợp với nhau. Chính vì vậy, sáng kiến photomask 12 inch có ý nghĩa lớn hơn một thay đổi về kích thước.

Nó cho thấy ngành đang cố gắng đồng bộ hóa nhiều thành phần cùng lúc.

Rủi ro

Mốc 2028 hoặc 2030 không đồng nghĩa sản xuất quy mô lớn chắc chắn sẽ diễn ra đúng kế hoạch.

Bài học từ Intel cho thấy việc đưa High NA EUV vào sản xuất không đơn giản.

Samsung và TSMC có thể gặp bottleneck trong quá trình tăng quy mô.

Photomask 12 inch cũng còn xa mới trở thành tiêu chuẩn sản xuất. ASML mới dự kiến bắt đầu thử nghiệm vào năm 2031 và sản xuất vào năm 2033.

Có nghĩa là ngành bán dẫn đang đặt cược vào một chuỗi cải tiến kéo dài nhiều năm.

Nếu một mắt xích không đạt yêu cầu, toàn bộ kế hoạch có thể bị chậm.

Đây cũng là đặc điểm của ngành bán dẫn. Chu kỳ công nghệ dài, vốn đầu tư lớn và chi phí sai lầm rất cao.

Việt Nam sẽ bị tác động thế nào?

Việt Nam không trực tiếp tham gia cuộc đua chế tạo những hệ thống High NA EUV, nhưng tác động cuối cùng có thể xuất hiện ở nhiều tầng.

Khi năng suất sản xuất chip tăng, nguồn cung bán dẫn có khả năng được cải thiện. Điều này có ý nghĩa với các ngành sử dụng chip như điện tử, thiết bị thông minh, máy chủ, ô tô và công nghiệp.

Quan trọng hơn, câu chuyện này cho thấy một bài học về vị trí của Việt Nam trong chuỗi giá trị.

Không nhất thiết phải bắt đầu bằng việc xây dựng một nhà máy chip tiên tiến nhất thế giới.

Một hệ sinh thái bán dẫn có thể phát triển từ các lớp như thiết kế, kiểm thử, đóng gói, phần mềm, thiết bị phụ trợ và dịch vụ kỹ thuật.

Khi công nghệ sản xuất trở nên phức tạp hơn, nhu cầu về toàn bộ hệ sinh thái cũng tăng lên.

Doanh nghiệp Việt Nam nên làm gì?

Doanh nghiệp Việt Nam nên nhìn ngành bán dẫn theo chuỗi giá trị thay vì chỉ nhìn vào việc “sản xuất chip”.

Cơ hội có thể nằm ở những lớp ít được chú ý hơn.

Đó có thể là phần mềm thiết kế, tự động hóa nhà máy, quản lý dữ liệu sản xuất, kiểm thử, logistics chuyên dụng hoặc các hệ thống phục vụ nhà máy bán dẫn.

Một bài học khác cũng rất đáng chú ý.

Trong công nghệ cao, lợi thế không nhất thiết đến từ một sản phẩm nổi tiếng. Nó có thể đến từ việc giải quyết một nút thắt mà rất ít người nhìn thấy.

Photomask 12 inch là ví dụ điển hình.

Người dùng cuối gần như không biết nó tồn tại. Nhưng nếu nó giúp hệ thống sản xuất tăng năng suất tới 40%, giá trị kinh tế của nó có thể lớn hơn rất nhiều so với mức độ nhận diện thương hiệu.

Doanh nghiệp Việt Nam nên tìm những “nút thắt vô hình” như vậy.

Cuộc đua bán dẫn đang bước vào một giai đoạn khác.

Trước đây, câu chuyện chủ yếu xoay quanh việc làm transistor nhỏ hơn. Bây giờ, ngành phải giải quyết một bài toán khó hơn: làm thế nào để sản xuất những con chip ngày càng phức tạp với năng suất cao và chi phí hợp lý.

High NA EUV là một phần của câu trả lời.

Photomask 12 inch có thể là phần tiếp theo.

Samsung đặt mục tiêu sử dụng High NA EUV cho DRAM vào năm 2028. TSMC hướng tới các node tiên tiến từ năm 2030. ASML dự kiến thử nghiệm hệ thống photomask 12 inch từ năm 2031 và sản xuất vào năm 2033.

Khoảng thời gian đó nghe rất xa nếu nhìn từ một sản phẩm công nghệ tiêu dùng.

Nhưng với ngành bán dẫn, vài năm chính là khoảng thời gian cần thiết để một công nghệ đi từ phòng thí nghiệm, sang nhà máy thử nghiệm, rồi trở thành năng lực sản xuất thực tế.

Điểm đáng theo dõi vì thế không chỉ là ai có chiếc máy EUV mới nhất.

Câu hỏi lớn hơn là ai có thể biến công nghệ đó thành hàng triệu wafer đạt chuẩn, với chi phí thấp hơn và tốc độ cao hơn.

Bởi cuối cùng, cuộc chiến bán dẫn không được quyết định bởi công nghệ đẹp nhất trên giấy.

Nó được quyết định ở nhà máy.

Từ khóa SEO đề xuất:

High NA EUV, Samsung EUV, TSMC EUV, ASML EUV, máy EUV, chip bán dẫn, sản xuất chip, photomask 12 inch, công nghệ EUV, DRAM Samsung, TSMC chip, Intel 18A, wafer bán dẫn, nhà máy chip, ngành bán dẫn