Trung Quốc đạt tiến bộ trong sản xuất chip 3 nm mà không cần các công cụ khắc quang tiên tiến

Một bước tiến mới của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc cho thấy nước này đang tìm cách tiến tới các quy trình sản xuất chip dưới 3 nm bằng công nghệ quang khắc thế hệ cũ. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn còn cách rất xa khả năng sản xuất hàng loạt.

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc vừa đạt được những đánh bom khủng bố bước tiến ban đầu trong việc đưa quy trình chế tạo bán dẫn xuống dưới ngưỡng 3 nm bằng công nghệ quang khắc cũ, trong bối cảnh các máy quang khắc cực tím EUV tiên tiến của ASML tiếp tục bị ngăn chặn tiếp cận thị trường Trung Quốc do các biện pháp kiểm soát xuất khẩu của Mỹ.

Đây là diễn biến mới nhất trong nỗ lực của Trung Quốc nhằm xây dựng một con đường riêng để phát triển chip tiên tiến, trong bối cảnh Washington siết chặt khả năng tiếp cận các công nghệ bán dẫn hàng đầu.

Theo các quy định kiểm soát xuất khẩu hiện nay, tập đoàn thiết bị bán dẫn ASML của Hà Lan không được phép bán những máy quang khắc EUV tiên tiến nhất cho khách hàng Trung Quốc. Đây là công nghệ được xem là thiết yếu để sản xuất các dòng chip có tiến trình dưới 7 nm.

Theo Digitimes ngày 18/9, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) – một cơ quan nghiên cứu do nhà nước hậu thuẫn – đã xây dựng được một hướng phát triển ban đầu cho transistor gate-all-around (GAA) bằng công nghệ quang khắc cực tím sâu DUV, vốn kém tiên tiến hơn EUV.

Digitimes dẫn lời ông Ye Tianchun, một chuyên gia kỳ cựu thuộc Viện Vi điện tử Trung Quốc (IMECAS), cho biết nhóm nghiên cứu đã hoàn tất bước tích hợp ban đầu đối với các transistor CMOS GAA sử dụng kênh nanosheet xếp chồng, với sự hỗ trợ của thiết bị DUV.

Theo bài viết của Digitimes, ông Ye mô tả đây là “một hướng quy trình transistor MOS mới ở giai đoạn đầu dành cho sản xuất chip tiên tiến dưới 3 nm của Trung Quốc”.

Bước tiến này cũng cho thấy Trung Quốc đang theo sát lộ trình phát triển kiến trúc chip của các doanh nghiệp bán dẫn hàng đầu thế giới, bất chấp việc vẫn thiếu những thiết bị sản xuất tiên tiến nhất.

Kiến trúc transistor GAA được xem là bước tiến quan trọng tiếp theo của ngành bán dẫn sau FinFET – loại transistor Fin Field-Effect Transistor đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất chip hiện nay.

Samsung Electronics đã sản xuất hàng loạt chip 3 nm sử dụng kiến trúc GAA. Trong khi đó, TSMC đã chuyển sang kiến trúc GAA cho tiến trình 2 nm vào cuối năm 2025.

Dù vậy, thành quả của CAS hiện vẫn còn cách rất xa khả năng sản xuất hàng loạt.

Ông Ye cho biết công nghệ này mới chỉ ở giai đoạn đầu. Khả năng chuyển từ nghiên cứu sang sản xuất thương mại sẽ phụ thuộc vào kết quả kiểm chứng trên wafer và hiệu suất thực tế của công nghệ khi được đưa lên các dây chuyền sản xuất.

Ông Ye là một chuyên gia công nghệ bán dẫn kỳ cựu, từng đứng đầu IMECAS. Ông cũng từng giữ vị trí trưởng nhóm công nghệ của dự án “02” – một chương trình lớn do nhà nước Trung Quốc triển khai nhằm thúc đẩy năng lực phát triển thiết bị sản xuất chip và công nghệ chế tạo bán dẫn trong nước.

CAS chưa đưa ra phản hồi ngay lập tức khi được đề nghị bình luận vào ngày 19/9.

Các đề xuất mới đây của Mỹ còn làm dấy lên khả năng Washington tiếp tục mở rộng lệnh hạn chế xuất khẩu đối với hoạt động kinh doanh thiết bị DUV của ASML tại Trung Quốc. Vì vậy, các doanh nghiệp bán dẫn Trung Quốc đang tìm kiếm những kiến trúc chip mới nhằm khai thác hiệu năng cao hơn từ các thiết bị sản xuất đã trưởng thành.

Bước tiến mới nhất của CAS là kết quả của nhiều năm nghiên cứu nhằm tìm ra những giải pháp có thể giảm hoặc loại bỏ sự phụ thuộc vào các thiết bị quang khắc tiên tiến trong quá trình chế tạo chip.

Năm 2025, viện nghiên cứu này đã phát triển một loại laser DUV thể rắn có khả năng phát ra ánh sáng kết hợp ở bước sóng 193 nm – bước sóng quan trọng đang được sử dụng trong công nghệ quang khắc bán dẫn hiện nay.

Không chỉ CAS, Huawei Technologies cũng đang thúc đẩy một hướng đi khác trong nỗ lực tự chủ chip của Trung Quốc.

Một trong những bước tiến đáng chú ý nhất của ngành bán dẫn Trung Quốc trong năm nay đến từ Huawei, khi tập đoàn này công bố “Định luật mở rộng Tau” (Tau Scaling Law) hồi tháng 5.

Theo Huawei, phương pháp này tái thiết kế kiến trúc chip dựa trên khái niệm “mở rộng theo thời gian” (time scaling), nhằm tìm kiếm một hướng tiếp cận mới để tiếp tục nâng cao mật độ và hiệu năng transistor mà không hoàn toàn phụ thuộc vào việc thu nhỏ tiến trình bằng các thiết bị quang khắc tiên tiến.

Huawei kỳ vọng các dòng chip cao cấp do hãng tự phát triển, dựa trên định luật mở rộng mới, có thể đạt mật độ transistor tương đương với công nghệ 1,4 nm vào năm 2031.