Trung tâm Công nghệ nano Zelenograd (ZNTC) của Nga đã hoàn thành giai đoạn phát triển thứ ba của máy quang khắc sử dụng wafer đường kính 200 mm. Tuy nhiên, đây mới là nguyên mẫu đang trải qua quá trình kiểm thử kỹ thuật và nghiệm thu nội bộ, chưa phải thiết bị sẵn sàng phục vụ sản xuất chip hàng loạt.
Dự án được Bộ Công nghiệp và Thương mại Nga cấp khoảng 70 triệu USD. Theo kế hoạch, ZNTC dự kiến ký hợp đồng cung cấp máy theo lô từ năm 2027, nhưng thời điểm thiết bị có thể xử lý wafer thương mại được đánh giá sớm nhất vào khoảng năm 2029.
Khoảng cách giữa hai cột mốc này cho thấy chế tạo thành công một cỗ máy quang khắc mới chỉ là bước đầu. Thiết bị còn phải hoàn thiện thiết kế, chứng minh khả năng tạo hình ảnh chính xác, duy trì độ ổn định và đáp ứng yêu cầu vận hành tại các nhà máy sản xuất chip thực tế.
Máy quang khắc 350mm của ZNTC. Ảnh: ZNTC
Điểm đáng chú ý là công nghệ của Nga vẫn cách khá xa mặt bằng quốc tế. Hệ thống mới sử dụng laser excimer bước sóng 193 nm, phục vụ công nghệ quang khắc 130 nm. Trong khi đó, ASML đã thương mại hóa máy quang khắc PAS 5500/800 với độ phân giải 120 nm trên wafer 200 mm từ năm 2001.
Phép so sánh này cho thấy Nga đang phát triển một hệ thống có năng lực tương đương với những thiết bị thương mại xuất hiện cách đây khoảng 25 năm. Dù vậy, khoảng cách về thời điểm thương mại hóa không đồng nghĩa mọi thành phần của hai hệ thống đều lạc hậu chính xác 25 năm.
Một điểm khác cần lưu ý là chiếc máy mới không hoàn toàn dựa vào năng lực của các doanh nghiệp Nga. Công ty Belarus Planar giữ vai trò quan trọng trong việc phát triển hệ thống quang khắc và các cụm cơ khí chính, đồng thời tham gia đưa nguyên mẫu vào vận hành. Doanh nghiệp Nga Lassard cung cấp laser, còn ZNTC phụ trách phát triển tổng thể hệ thống, tính toán thấu kính, mô phỏng quy trình và thiết bị kiểm thử.
Sự tham gia của Planar cho thấy dự án mang tính hợp tác công nghiệp Nga-Belarus, thay vì là thành quả hoàn toàn nội địa của riêng Nga. Điều này cũng đặt ra câu hỏi về mức độ tự chủ thực tế nếu chuỗi cung ứng thiết bị vẫn cần sự hỗ trợ từ bên ngoài nước Nga.
Tuy nhiên, không thể đánh giá giá trị của máy quang khắc chỉ bằng việc nó có thể sản xuất những con chip tiên tiến đến đâu. Công nghệ 130 nm đã lỗi thời nếu so với các bộ xử lý hiện đại dành cho máy tính, điện thoại hay hệ thống AI, nhưng vẫn có chỗ đứng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp.
Các loại chip sử dụng tiến trình trưởng thành có thể phục vụ thiết bị điện tử ô tô, bộ điều khiển công nghiệp, hệ thống năng lượng, cảm biến, quản lý nguồn điện và thiết bị liên lạc chuyên dụng. Với những ứng dụng này, khả năng bảo đảm nguồn cung ổn định và duy trì thiết bị sản xuất có thể quan trọng không kém việc chạy đua đến các tiến trình nhỏ nhất.
Ảnh: ZNTC
Đây cũng là lý do Nga tiếp tục đầu tư vào máy quang khắc dù công nghệ đã có tuổi đời hàng chục năm. Việc phát triển thiết bị trong nước có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào máy móc nước ngoài, vốn ngày càng khó nhập khẩu, bảo dưỡng hoặc nâng cấp trong điều kiện các hạn chế xuất khẩu.
Dẫu vậy, nguyên mẫu hiện tại chưa đủ để chứng minh Nga đã giải quyết được bài toán tự chủ bán dẫn. Một nhà máy chỉ có thể đưa thiết bị vào sản xuất thương mại sau khi xác nhận độ chính xác, năng suất, độ tin cậy và khả năng vận hành ổn định trong thời gian dài. Việc sản xuất được máy cũng khác với việc xây dựng được một hệ thống đủ tin cậy để cung cấp và bảo dưỡng hàng loạt.
Quy mô thị trường trong nước là một thách thức khác. Nhu cầu máy quang khắc wafer 200 mm của Nga được ước tính ở mức khoảng 15-25 thiết bị trong giai đoạn 2030-2032. Với thị trường tương đối hạn chế, việc mở rộng sản xuất và tích lũy đủ kinh nghiệm vận hành có thể trở thành bài toán khó.
Vì vậy, cột mốc của ZNTC là một bước tiến kỹ thuật đáng kể, nhưng chưa phải lời giải hoàn chỉnh cho ngành bán dẫn Nga. Thành công cuối cùng sẽ phụ thuộc vào việc nguyên mẫu có vượt qua kiểm định tại nhà máy thực tế, được triển khai ổn định và chuyển thành những thiết bị có thể sản xuất, bảo dưỡng lâu dài hay không.
