Bảo vệ máy quang khắc cũng là 1 mục tiêu

Từ các phân tích ở trên, ta có thể hiểu rằng chip 2 nanomet của Rapidus không chỉ mang thông số kỹ thuật vượt trội, mà còn sở hữu phương pháp sản xuất tiên tiến, có tính linh hoạt cao.

Hiện tại, công ty đang gấp rút xây dựng dây chuyền thử nghiệm (pilot line), hướng tới hoàn thành vào tháng 4 năm 2025. Các máy quang khắc (lithography equipment) — thiết bị quan trọng nhất trong quy trình sản xuất — dự kiến sẽ được đưa vào nhà máy vào cuối năm 2024.

Để hiểu vai trò của thiết bị này, cần nói qua về quy trình sản xuất bán dẫn: Trên bề mặt silicon wafer, người ta tạo ra các mạch transistor siêu nhỏ. Đầu tiên, mẫu mạch (pattern) được thiết kế và khắc lên mặt nạ (photomask). Sau đó, một lớp hóa chất nhạy sáng (photoresist) được phủ lên wafer, và mẫu mạch từ photomask sẽ được chiếu sáng – phơi lên lớp đó. Quá trình “phơi sáng” này chính là nhiệm vụ của máy quang khắc.

Máy quang khắc được phân loại theo bước sóng ánh sáng sử dụng, gồm:

• i-line,

• KrF,

• ArF, và

• EUV (Extreme Ultraviolet).

Trong đó:

• i-line do Canon chiếm 65% thị phần,

• KrF: Canon 24%, ASML (Hà Lan) 72%,

• ArF (cả loại khô và loại ngâm – immersion): ASML chiếm đến 88%–95% thị phần toàn cầu.

Các thiết bị i-line và KrF vẫn do Nhật Bản nắm ưu thế, nhưng chúng không thể khắc được các mạch siêu vi của bán dẫn tiên tiến nhất hiện nay. Để đạt độ phân giải cực cao đó, chỉ có công nghệ EUV mới đủ khả năng.

Hiện nay, ASML là công ty duy nhất trên thế giới đã phát triển thành công máy quang khắc EUV, và vì thế độc quyền hoàn toàn thị trường này. Nguồn cung lại rất hạn chế — năm 2022, chỉ có 40 máy EUV được giao trên toàn thế giới, trong khi các đơn đặt hàng vẫn ùn ùn đổ về từ khắp nơi.

Dù vậy, Rapidus đã thành công trong việc đảm bảo được nguồn thiết bị quý hiếm này:

• Họ đã sở hữu 2 máy EUV có khẩu độ 0.33 (phục vụ sản xuất chip 5nm),

• và dự kiến nhập thêm nhiều máy có khẩu độ 0.55 (cần thiết cho chip 3nm và 2nm).

Đây có thể xem là thành tựu ngoại giao đáng kể của chính phủ Nhật Bản. Rất có thể, nhờ các lệnh trừng phạt của Mỹ đối với Trung Quốc, một số đơn hàng bị hủy và Nhật Bản đã khéo léo giành được suất mua lại.

Tuy nhiên, chỉ sở hữu máy EUV thôi là chưa đủ. Vận hành nó là một kỹ thuật cực kỳ khó, đòi hỏi hàng triệu lần thử nghiệm phơi sáng (exposure shots) để đạt độ ổn định cần thiết. Cả TSMC lẫn Samsung đều đã mất nhiều năm huấn luyện mới có thể dùng EUV cho sản xuất đại trà. Intel cũng từng tuyên bố sẽ dùng EUV từ năm 2023, nhưng kế hoạch đã bị trì hoãn.

Ở Nhật Bản, chưa có kỹ sư nào có kinh nghiệm vận hành EUV thực tế. Vì vậy, Rapidus đã cử kỹ sư sang phòng thí nghiệm của IBM tại Albany (New York) để được đào tạo trực tiếp trên máy 0.33, và sắp tới sẽ hợp tác với trung tâm nghiên cứu imec (Bỉ) để đào tạo nâng cao trên máy 0.55.

Đáng chú ý, rào cản pháp lý trước đây trong việc nhập thiết bị EUV – cụ thể là Luật An toàn Khí áp lực cao (高圧ガス保安法) – cũng đã được Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI) sửa đổi hoàn tất,
nên Rapidus có thể vận hành mà không gặp trở ngại pháp lý nào.

=> Tóm lại:
Nhờ kết hợp giữa hỗ trợ chính phủ, năng lực kỹ thuật nội địa, và quan hệ đối tác quốc tế chiến lược,
Rapidus đang dần vượt qua các rào cản khổng lồ trong ngành bán dẫn tiên tiến —
đặt nền móng cho tham vọng phục hưng công nghiệp bán dẫn của Nhật Bản trong kỷ nguyên 2 nanomet.