ASML công bố bước đột phá EUV, tham vọng tăng 50% sản lượng chip vào năm 2030

ASML được cho là vừa đạt bước đột phá lớn trong công nghệ quang khắc EUV khi nâng công suất nguồn sáng lên 1.000 watt, tăng mạnh so với mức 600 watt hiện nay. Theo Reuters, cải tiến này có thể giúp tăng tới 50% sản lượng chip vào cuối thập kỷ, trong bối cảnh nhu cầu AI, điện toán hiệu năng cao và trung tâm dữ liệu tiếp tục leo thang trên toàn cầu.

Nâng thông lượng từ 220 lên 330 wafer mỗi giờ

Teun van Gogh, Phó Chủ tịch Điều hành phụ trách dòng hệ thống NXE, cho biết mục tiêu của hãng là nâng năng suất xử lý từ khoảng 220 wafer mỗi giờ hiện tại lên khoảng 330 wafer mỗi giờ trên mỗi máy vào năm 2030.

Việc tăng thông lượng không chỉ đồng nghĩa với nhiều chip được sản xuất hơn trong cùng một khung thời gian, mà còn trực tiếp kéo giảm chi phí trên mỗi con chip, yếu tố đặc biệt quan trọng khi các tiến trình bán dẫn ngày càng phức tạp và tốn kém.

Bí quyết nằm ở nguồn sáng EUV 1.000W

Trọng tâm của bước tiến này là tối ưu hóa nguồn sáng EUV, thành phần được xem là phức tạp và thách thức kỹ thuật nhất trong toàn bộ hệ thống.

Để đạt mốc 1.000W, các kỹ sư đã tăng gấp đôi số lượng giọt thiếc được bắn ra lên khoảng 100.000 giọt mỗi giây. Thay vì sử dụng một xung laser định hình như trước, hệ thống mới dùng hai xung laser nhỏ để biến các giọt thiếc thành plasma hiệu quả hơn.

Trong máy EUV của ASML, các giọt thiếc nóng chảy được bắn vào một buồng chiếu và bị nung nóng bởi laser CO₂ công suất lớn. Nhiệt độ đạt được thậm chí cao hơn cả bề mặt Mặt Trời, tạo ra ánh sáng có bước sóng 13,5 nanomet, mức cần thiết để khắc họa các cấu trúc transistor siêu nhỏ.

Nguồn sáng này sau đó được thu và điều hướng bởi hệ thống quang học siêu chính xác do Carl Zeiss AG cung cấp, rồi phản xạ trở lại để chiếu lên wafer đã phủ lớp photoresist. Khi công suất ánh sáng tăng lên, thời gian phơi sáng được rút ngắn, giúp xử lý nhiều wafer hơn trong mỗi giờ và nâng tổng sản lượng.

Bài toán tích hợp vào fab hiện hữu

Dù đạt được bước tiến về công suất, thách thức tiếp theo nằm ở việc triển khai nguồn sáng 1.000W trong các nhà máy sản xuất chip hiện có.

Theo Wccftech, ASML cung cấp các gói “Productivity Enhancement Packages” nhằm cho phép khách hàng nâng cấp hệ thống mà không cần thay thế toàn bộ thiết bị. Tuy nhiên, giới hạn nhiệt ở các mẫu NXE:3400C và NXE:3400D đời cũ cho thấy không phải nền tảng nào cũng dễ dàng hỗ trợ công suất cao hơn.

Vì vậy, trọng tâm triển khai nhiều khả năng sẽ tập trung vào các hệ thống NXE:3800E hiện tại cũng như các nền tảng High NA EXE:5000 và EXE:5200 thế hệ mới.

Củng cố vị thế giữa làn sóng cạnh tranh

ASML tin rằng công nghệ đạt mốc 1.000W chỉ là bước khởi đầu cho các cải tiến hiệu năng sâu hơn trong những năm tới. Tuy nhiên, cuộc đua không còn chỉ xoay quanh một mình hãng Hà Lan này.

Reuters cho biết hai startup Mỹ là Substrate và xLight đã huy động hàng trăm triệu USD để phát triển các giải pháp thay thế công nghệ EUV.

Trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ ngày càng gay gắt, việc nâng mạnh công suất nguồn sáng, trái tim của hệ thống EUV, được xem là bước đi chiến lược giúp ASML tiếp tục gia tăng khoảng cách dẫn đầu và giữ vai trò then chốt trong chuỗi cung ứng bán dẫn toàn cầu đến năm 2030 và xa hơn nữa.