Bộ xử lý mới nhất của Huawei, Kirin 9000s đã gây nên một cuộc tranh luận trong thế giới sản xuất bán dẫn, phần lớn là vì các thông tin không rõ ràng xung quanh tiến trình sản xuất của con chip này.
Phần lớn các báo cáo cho rằng hãng đúc chip SMIC là công ty chịu trách nhiệm cho việc sản xuất bộ xử lý Kirin 9000s trên smartphone Huawei Mate 60 Pro bằng tiến trình 7nm N+2 của mình. Nhưng làm thế nào họ làm được điều đó được xem là điều bí ẩn đối với những người quan tâm đến ngành bán dẫn.
Không cần các máy quang khắc EUV cao cấp, hãng SMIC vẫn sản xuất được các chip 7nm cho Huawei
Điều làm mọi người băn khoăn là vì SMIC không được tiếp cận với các máy quang khắc EUV cao cấp của hãng ASML khi chính phủ Mỹ áp đặt các biện pháp hạn chế xuất khẩu các cỗ máy này đến Trung Quốc. Những cỗ máy này đóng vai trò quan trọng giúp tạo nên các đường khắc vô cùng nhỏ trên tấm bán dẫn để tạo nên các chip 7nm và nhỏ hơn. Vậy làm thế nào hãng SMIC có thể sản xuất được các chip 7nm mà không có máy quang khắc EUV?
Phải chăng hãng đúc chip này bằng cách nào đó đã lấy được cho mình một cỗ máy quang khắc EUV mà nước Mỹ không hề biết? Hóa ra điều này không hề bí ẩn đến vậy, chỉ đơn giản là vì hãng SMIC đã tìm ra cách sản xuất chip 7nm bằng cỗ máy quang khắc DUV mà họ có trong tay.
Các máy quang khắc DUV sử dụng loại công nghệ chiếu sáng tương đối cũ hơn so với máy quang khắc EUV đồng thời cũng kém chính xác hơn, nhưng vẫn có thể sử dụng nó để sản xuất các loại chip tiến trình thấp nếu quá trình quang khắc kết hợp với hóa chất ăn mòn được thực hiện lặp đi lặp lại nhiều lần để thu nhỏ dần đường khắc cho đến khi đạt tới kích thước mong muốn.
Dùng quy trình quang khắc nhiều lớp mẫu hình, máy quang khắc DUV đời cũ vẫn có thể sản xuất được các chip tiến trình nhỏ 7nm. Ví dụ ở trên là quy trình quang khắc chip SAQP thu nhỏ mẫu hình từ 80nm xuống 20nm: In mẫu hình thứ nhất - khắc tạo đường trục phía trên - phủ lớp chất đệm 1 - khắc ăn mòn lớp chất đệm 1 - loại bỏ phần trục phía trên - khắc ăn mòn tạo đường trục dưới - phủ lớp chất đệm 2 - khắc mài mòn lớp chất đệm 2 - loại bỏ đường trục dưới - khắc ăn mòn vào lớp hardmask
Trên thực tế, cách làm này đã từng được hãng đúc chip TSMC sử dụng cho tiến trình 7nm đầu tiên của mình khi họ vẫn chưa có trong tay cỗ máy quang khắc EUV của ASML. Hay thậm chí chính hãng Intel cũng từng dùng cách này để sản xuất các chip xử lý cho tiến trình 10nm của mình (các chip 10nm của Intel được cho có kích thước tương đương với chip 7nm thế hệ đầu của TSMC).
Hiện tại SMIC cũng đang phải đối mặt với tình trạng tương tự khi không thể tiếp cận được các máy quang khắc EUV của ASML, do vậy họ phải tìm đến các quy trình sản xuất bằng cách quang khắc nhiều lớp mẫu hình khác nhau (multi-patterning) cho đến khi đạt tới kích thước mong muốn.
Tuy nhiên, phương pháp sản xuất chip bằng cách này sẽ phải đánh đổi với tỷ lệ sản phẩm lỗi rất cao, thời gian sản xuất kéo dài hơn việc sử dụng máy quang khắc EUV, và tất nhiên điều này cũng kéo theo chi phí sản xuất cũng rất cao.
Theo phân tích của các chuyên gia trong ngành bán dẫn Hàn Quốc, chi phí cho các chip 7nm dành cho bộ xử lý Kirin 9000s của Huawei có thể cao gấp 100 lần so với sản phẩm tương tự của Samsung được sản xuất trên cỗ máy quang khắc EUV.
Dù sản xuất được chip 7nm, nhưng cách làm của SMIC cũng có thể vô cùng tốn kém.
Điều này sẽ gây ra nhiều bất lợi trong dài hạn đối với Huawei khi họ phải tìm cách cắt giảm chi phí cho thiết bị của mình nếu không khoảng cách về khả năng cạnh tranh giữa họ với các đối thủ khác sẽ ngày càng nới rộng ra. Cho dù vậy, một yếu tố khác cần xem xét là sự ủng hộ của chính phủ Trung Quốc đối với các hãng đúc chip và công ty bán dẫn trong nước, do vậy chi phí sản xuất chip và mức giá có thể không phải là vấn đề đối với Huawei khi cạnh tranh ở thị trường nội địa.
Tuy nhiên, trong dài hạn việc không tiếp cận được các máy quang khắc EUV vẫn có thể làm cả Huawei và SMIC thua thiệt với các đối thủ khác khi muốn sản xuất các chip tiên tiến hơn nữa. Nhưng nhiều người vẫn cho rằng, nếu tiếp tục duy trì quy trình quang khắc nhiều lớp mẫu hình, công ty Trung Quốc có thể sản xuất được các chip tiến trình nhỏ hơn, đến 3-4 nm mà không cần máy EUV. Tuy nhiên chưa từng có hãng nào làm được điều này trước đây và rất khó biết chính xác liệu cách làm này có hiệu quả hay không.
Tham khảo Appuals