Khi Mỹ nỗ lực làm chậm tiến trình của Trung Quốc hướng tới những tiến bộ công nghệ thì các máy in thạch bản, dùng để in mạch điện phức tạp trên chip máy tính đã trở thành điểm nghẽn chính.
CỖ MÁY TRĂM TRIỆU USD
Tại thị trấn Veldhoven, miền nam Hà Lan, gần biên giới với Bỉ, có một nhà máy duy nhất có khả năng lắp ráp cỗ máy mang tính cách mạng kể trên, khiến các nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới đều phải phụ thuộc vào.
In khắc cực tím EUV là bước đắt giá nhất trong việc tạo ra các con chip tiên tiến cung cấp năng lượng cho các trung tâm dữ liệu, ô tô và iPhone. Và công nghệ này hiện được sản xuất bởi duy nhất một công ty: Advanced Semiconductor Materials Lithography (ASML).
"ASML độc quyền chế tạo máy in thạch bản EUV, loại thiết bị in thạch bản tiên tiến nhất cần thiết để tạo ra mọi chip xử lý tiên tiến mà chúng ta sử dụng ngày nay", Chris Miller, trợ lý giáo sư tại Trường Fletcher thuộc Đại học Tufts cho biết. "Những chiếc máy do họ (ASML) sản xuất, mỗi chiếc đều nằm trong số những thiết bị phức tạp nhất từng được chế tạo".
Công nghệ in tia cực tím (EUV) là một bước sóng ánh sáng cực ngắn mà ASML tạo ra với số lượng lớn để in các thiết kế nhỏ, phức tạp trên vi mạch. Ánh sáng EUV được tạo ra với những vụ nổ nhỏ thiếc nóng chảy xảy ra với tốc độ cực lớn và sau đó phản xạ lại những tấm gương Zeiss độc đáo mà ASML cho biết là "bề mặt phẳng nhất trên thế giới". Một tỷ lệ phần trăm nhỏ các hạt ánh sáng EUV chạm tới bề mặt của tấm silicon, nơi chúng in ra các thiết kế nhỏ xác định những gì mỗi con chip sẽ hoạt động.
ASML đã bán tổng cộng khoảng 140 hệ thống EUV trong thập kỷ qua, mỗi hệ thống hiện có giá lên tới 200 triệu USD, theo Wennink. Giá cho chiếc máy tiếp theo của họ, được gọi là High NA, sẽ là hơn 300 triệu USD.
Joanne Itow, giám đốc sản xuất tại Semico Research, cho biết máy EUV của họ "đắt đến nỗi hầu hết các công ty không thể mua được". Bà nói: "Việc này chắc chắn đã loại bỏ rất nhiều người chơi ra khỏi thị trường", bao gồm cả nhà sản xuất chip GlobalFoundries, công ty đã quyết định ngừng phát triển các chip tiên tiến hơn vì chi phí cao cách đây vài năm.
Ngày nay, ASML chỉ bán máy cho năm nhà sản xuất chip. Ba công ty lớn nhất - Công ty TSMC, Samsung và Intel - chiếm gần 84% hoạt động kinh doanh của họ vào năm 2021. TSMC cho biết vào năm 2019, họ là công ty đầu tiên cung cấp chip khối lượng lớn được sản xuất bằng EUV và họ đã đi trước các đối thủ kể từ đó, với công nghệ chip đi trước Samsung và Intel ít nhất một bậc.
Sự thống trị của ASML là một hiện tượng tương đối mới. Một thập kỷ trước, khả năng nghiên cứu EUV của công ty được quyết định bởi các khoản đầu tư lớn từ Intel, Samsung và TSMC.
ASML khởi đầu như một công ty con của tập đoàn điện tử khổng lồ Philips của Hà Lan vào năm 1984. Họ ra mắt máy in thạch bản bán dẫn đầu tiên - được phát minh trong một phòng thí nghiệm quân sự của Mỹ vào những năm 1950 - từ một nhà kho bị dột bên cạnh một tòa nhà văn phòng Philips ở Eindhoven, Hà Lan.
Đến năm 1988, ASML có 5 văn phòng ở Mỹ với 84 nhân viên và một văn phòng mới tại Hà Lan ở Veldhoven, nơi cuối cùng trở thành trụ sở chính của họ.
Sau khi mỗi máy EUV lắp ráp được kiểm tra, nó được tháo rời để vận chuyển cho một nhà sản xuất chip. Việc vận chuyển đòi hỏi 20 xe tải và ba chiếc Boeing 747.
Miller, tác giả của cuốn sách "Chiến tranh chip: Cuộc chiến giành công nghệ quan trọng nhất thế giới" sắp ra mắt cho biết: "Khi ngành công nghiệp đã sẵn sàng để nhảy vào giai đoạn đầu của nghiên cứu EUV, không có công ty nào của Mỹ sẵn sàng lao vào một đề xuất đắt tiền và rủi ro, trong khi ASML dám làm như vậy. ASML là một công ty Hà Lan, nhưng họ cũng là một công ty Hà Lan phụ thuộc rất nhiều vào các linh kiện của Mỹ nói riêng".
Máy EUV được tạo thành từ một số mô-đun với hàng trăm nghìn linh kiện, từ gần 800 nhà cung cấp toàn cầu. Mỗi mô-đun được xây dựng tại một trong 60 địa điểm của ASML trên khắp thế giới và sau đó được chuyển đến Veldhoven để lắp ráp. Sau khi mỗi máy lắp ráp được kiểm tra, nó được tháo rời để vận chuyển cho một nhà sản xuất chip. Việc vận chuyển đòi hỏi 20 xe tải và ba chiếc Boeing 747.
TÂM ĐIỂM CUỘC CHIẾN CÔNG NGHỆ
Hiện phần máy móc sản xuất đang là trọng tâm trong nỗ lực của Trung Quốc nhằm phát triển ngành sản xuất chip của riêng mình, nhưng Trung Quốc vẫn chưa có công nghệ để chế tạo chúng, ít nhất là ở dạng tiên tiến nhất. Tuần này, các quan chức Mỹ đã thực hiện các bước để hạn chế tiến trình của Trung Quốc hướng tới mục tiêu đó bằng cách cấm các công ty trên toàn cầu gửi thêm các loại máy sản xuất chip đến Trung Quốc, trừ khi họ có được giấy phép đặc biệt từ chính phủ Mỹ.
Động thái này có thể là một đòn giáng mạnh vào tham vọng sản xuất chip của Trung Quốc. Đây cũng là minh chứng cho thấy quyền lực quản lý của Mỹ. Các quan chức Mỹ cho rằng họ có thể quản lý các thiết bị được sản xuất bên ngoài nước Mỹ nếu nó chỉ chứa một bộ phận do Mỹ sản xuất.
Quyết định đó mang lại cho các quan chức Mỹ quyền lực mới đối với các công ty ở Hà Lan và Nhật Bản, nơi sản xuất một số máy móc chip tiên tiến nhất. Đặc biệt, các quy định của Mỹ hiện sẽ yêu cầu ngừng vận chuyển một số máy do công ty ASML sản xuất.
Vera Kranenburg, một nhà nghiên cứu Trung Quốc tại Viện Clingendael, một tổ chức nghiên cứu của Hà Lan, nói rằng mặc dù ASML đã nói rõ rằng họ sẽ tuân thủ các quy định, nhưng công ty này đã vi phạm các quy định trước đó cấm xuất khẩu một máy in thạch bản phức tạp hơn sang Trung Quốc.
Bà nói: “Tất nhiên là họ không hài lòng về các biện pháp kiểm soát xuất khẩu”.
Sau khi bị đẩy vào tình thế khó khăn, ASML đã thận trọng trong phản ứng của mình, một tuyên bố tuần này cho biết rằng họ tuân thủ tất cả các luật và quy định tại các quốc gia nơi công ty hoạt động. Peter Wennink, giám đốc điều hành cho biết công ty sẽ không thể vận chuyển một số công cụ nhất định đến “chỉ một số ít” các nhà máy sản xuất chip Trung Quốc.
Công nghệ của ASML đã tạo ra những bước nhảy vọt về sức mạnh tính toán toàn cầu. Độ chính xác ngày càng tăng của máy móc – có hàng chục nghìn linh kiện và mỗi bộ phận có giá lên tới hàng trăm triệu USD – đã cho phép mạch điện trên chip ngày càng nhỏ hơn, cho phép các công ty tích hợp nhiều sức mạnh tính toán hơn vào một miếng silicon nhỏ.
Mặc dù Bắc Kinh đang đổ tiền vào ngành công nghiệp bán dẫn, thiết bị sản xuất chip của Trung Quốc vẫn đi sau nhiều năm so với năng lực của ASML và các nhà cung cấp máy chủ chốt khác từ Mỹ tới Nhật Bản.
Nhưng, tình thế đã đảo ngược vào mùa hè này khi một công ty Trung Quốc sử dụng công nghệ in thạch bản cực tím sâu của ASML cùng với các máy móc tiên tiến khác để vượt qua rào cản công nghệ mà các quan chức Mỹ hy vọng sẽ ngăn cản Trung Quốc tiếp cận.
Vào tháng 8, gã khổng lồ viễn thông Trung Quốc Huawei đã bất ngờ phát hành một chiếc điện thoại thông minh mới chứa chip do Trung Quốc sản xuất với kích thước bóng bán dẫn được đánh giá là 7 nanomet, chỉ kém một vài thế hệ công nghệ so với những con chip mới nhất được sản xuất. Các nhà phân tích đã kết luận rằng Tập đoàn Quốc tế Sản xuất Chất bán dẫn của Trung Quốc đã chế tạo con chip này bằng cách sử dụng máy in thạch bản cực tím sâu của Hà Lan.
Gregory C. Allen, chuyên gia công nghệ tại Trung tâm Nghiên cứu Chiến lược và Quốc tế, một tổ chức nghiên cứu ở Washington, cho biết các quy định kiểm soát xuất khẩu mới đã được thực hiện từ lâu trước khi có thông báo của Huawei. Ông Allen cho biết các biện pháp kiểm soát sẽ không nhất thiết phá huỷ ngay lập tức các nhà sản xuất chip tiên tiến nhất của Trung Quốc, vì họ đã dự trữ rất nhiều máy móc tiên tiến từ trước đó”. Tuy nhiên, ông nói, việc này sẽ “hạn chế đáng kể” khả năng sản xuất các loại chất bán dẫn tiên tiến nhất của họ, như chip 7 nanomet”.
Hiện tại, ASML vẫn đang gấp rút kinh doanh với Trung Quốc. Trong báo cáo thu nhập tuần này, ASML cho biết doanh số bán hàng sang Trung Quốc đã tăng mạnh trong quý 3, chiếm 46% tổng doanh thu toàn cầu của công ty, vượt xa mức lịch sử.
Các nhà phân tích tại TD Cowen ước tính doanh thu của ASML tại Trung Quốc sẽ đạt 5,5 tỷ euro (khoảng 5,8 tỷ USD) trong năm nay, cao hơn gấp đôi tổng doanh thu năm ngoái. Họ dự kiến, năm tới, các biện pháp kiểm soát xuất khẩu mới có thể cắt giảm 10 đến 15% doanh thu của công ty tại Trung Quốc.
Roger Dassen, giám đốc tài chính của ASML, cho biết trong báo cáo kết quả kinh doanh rằng hầu hết các đơn đặt hàng mà ASML hoàn thành trong năm nay đều được đặt vào năm 2022 hoặc thậm chí là năm trước đó và phần lớn dành cho các máy sản xuất các loại chip cũ hơn một chút.
Ông Dassen cho biết tất cả các lô hàng đều “nằm trong giới hạn quy định xuất khẩu”.
Đối với các máy phải đối mặt với các hạn chế mới của Mỹ, công ty Hà Lan giờ đây sẽ bị cấm cung cấp các bộ phận thay thế và hỗ trợ bảo trì các hệ thống đó. Điều đó có nghĩa là các công ty Trung Quốc có thể gặp vấn đề về sản xuất vào một thời điểm nào đó trong tương lai.
Joanne Chiao, nhà phân tích chất bán dẫn tại TrendForce, một công ty nghiên cứu thị trường, cho biết những cỗ máy cực kỳ đắt tiền này cần phải dựa vào phần mềm thường xuyên và hỗ trợ bảo trì để tiếp tục sản xuất chip.
ASML không phải là nhà cung cấp thiết bị duy nhất vướng vào những hạn chế mới nhất. Các loại máy móc tiên tiến khác cần thiết để sản xuất chip tiên tiến nhất, chẳng hạn như máy móc của các công ty như Lam Research của Mỹ, đều được nêu chi tiết trong các hạn chế mới nhất.
Lam Research trong một cuộc họp vào tuần trước cho biết doanh thu từ Trung Quốc đã tăng 48% trong quý tài chính đầu tiên khi các công ty tích trữ máy móc để sản xuất cả chip cũ và các sản phẩm tiên tiến. Người ta đã ước tính rằng những hạn chế bán hàng sang Trung Quốc sẽ khiến doanh thu năm nay giảm 2 tỷ USD. Các giám đốc điều hành nói thêm rằng các quy tắc mở rộng được ban hành trong tuần này sẽ không thay đổi đáng kể ước tính đó.
