Trong một căn phòng thí nghiệm tĩnh lặng gần San Diego (Mỹ), các kỹ sư của ASML Holding vừa thiết lập một cột mốc lịch sử cho toàn bộ ngành công nghiệp bán dẫn. Họ đã ép các chùm tia cực tím (EUV) bên trong hệ thống máy móc khổng lồ của mình đạt tới một ngưỡng sức mạnh không tưởng lên tới 1.000 Watt năng lượng EUV liên tục.
Cỗ máy quang khắc phức tạp bậc nhất thế giới của ASML.
Đây là một bước nhảy vọt về mặt kỹ thuật, cho phép các nhà sản xuất chip tăng tới 50% sản lượng trên mỗi cỗ máy vào cuối thập kỷ này. Quan trọng hơn, nó củng cố vững chắc ngôi vương độc tôn của ASML trong một lĩnh vực công nghệ mang tính sống còn đối với nền kinh tế toàn cầu.
Hai chuyên gia công nghệ hàng đầu của ASML, Michael Purvis và Teun van Gogh, đã chính thức xác nhận thành tựu này. Đáng chú ý, đây không phải là một mô hình thử nghiệm mang tính lý thuyết hay một cái chớp sáng phòng thí nghiệm ngắn ngủi. ASML khẳng định nguồn sáng 1.000 Watt mới này đã hoạt động trơn tru trong các điều kiện tiêu chuẩn của nhà máy và sẵn sàng được tích hợp vào các hệ thống thương mại từ nay đến cuối thập kỷ.
Động thái "khoe cơ bắp" này được xem là lời đáp trả đanh thép nhất của ASML trước sức ép ngày càng lớn từ các công ty khởi nghiệp Mỹ và các chương trình nghiên cứu tỷ đô của Trung Quốc – những thế lực đang khao khát sao chép lại quy trình EUV phức tạp này từ con số không.
Bí ẩn bên trong cỗ máy "nóng hơn cả Mặt trời"
Công nghệ quang khắc EUV sử dụng ánh sáng có bước sóng siêu ngắn, chỉ 13,5 nanomet – đủ tinh tế để khắc những vi mạch chỉ rộng vài chục nguyên tử lên các tấm wafer silicon.
Để tạo ra thứ ánh sáng kỳ diệu này, ASML phải sử dụng một quy trình kiểm soát tinh vi đến mức điên rồ: Một dòng các giọt thiếc lỏng được bắn ra với tốc độ 100.000 lần mỗi giây. Giữa không trung, chúng bị bắn phá bởi một chùm laser CO2 công suất cực cao. Cú va chạm khủng khiếp này làm thiếc bốc hơi thành một trạng thái plasma có nhiệt độ còn nóng hơn cả bề mặt của Mặt Trời. Quá trình đó giải phóng các photon EUV, sau đó được thu nhận bởi hệ thống gương quang học siêu phẳng do Zeiss chế tạo và hội tụ thẳng lên bề mặt tấm silicon.
Vậy bí quyết để đạt được 1.000 Watt là gì? Kỹ sư Purvis tiết lộ với Reuters rằng, chìa khóa nằm ở việc nhân đôi tần số bắn giọt thiếc và đưa vào một xung laser thứ hai để "định hình" (thay vì chỉ dùng một xung duy nhất như trước đây). Điều tuyệt vời nhất là bản nâng cấp này hoàn toàn tương thích với kiến trúc phần cứng hiện tại của công ty.
Ảnh minh họa tia EUV và tấm wafer.
Sức mạnh nhân đôi, chi phí giảm sâu
Hãy làm một phép tính đơn giản, các mẫu máy đời mới nhất hiện nay của ASML đang sử dụng nguồn sáng 600W, xử lý được khoảng 220 tấm wafer mỗi giờ. Khi cỗ máy 1.000 Watt chính thức "lên mâm" trước năm 2030, công suất sẽ vượt mốc 330 tấm wafer/giờ. Mỗi tấm wafer có thể cắt ra hàng trăm đến hàng ngàn con chip tùy thuộc vào độ phức tạp.
Sức mạnh ánh sáng lớn hơn đồng nghĩa với thời gian phơi sáng trên mỗi tấm silicon ngắn lại, từ đó giúp kéo giảm đáng kể chi phí sản xuất cho từng con chip thành phẩm.
"Chúng tôi muốn đảm bảo rằng các khách hàng của mình có thể tiếp tục sử dụng công nghệ EUV với một mức chi phí rẻ hơn rất nhiều", ông van Gogh, người đang giám sát nền tảng NXE của ASML, tự tin khẳng định.
