Thêm SOHA trên Google
Các nhà khoa học Nga vừa nghiên cứu thành công công nghệ chế tạo máy quang khắc đa chùm nội địa. Thiết bị này hứa hẹn cho năng suất cao gấp hàng nghìn lần so với máy đơn chùm truyền thống với mức giá rẻ hơn các dòng máy đa chùm nhập khẩu.
Đáng chú ý, công nghệ mới có thể ứng dụng trong sản xuất các dòng vi mạch tiên tiến theo tiến trình chỉ vài nanomet. Vấn đề cốt lõi hiện nay là làm sao để công nghệ bán dẫn thế giới không tiến quá xa trước khi Nga kịp đưa các hệ thống này vào sản xuất đại trà.
Bước đột phá cho ngành điện tử tiên tiến của Nga
Theo ghi nhận từ nhật báo Izvestia , các nhà khoa học Nga — với sự hỗ trợ từ Chương trình Sáng kiến Công nghệ Quốc gia (NTI) — đã hoàn tất giai đoạn nghiên cứu khoa học phục vụ dự án chế tạo máy quang khắc chùm tia electron đa chùm.
Khác với các dòng máy quang khắc electron truyền thống chỉ sử dụng một chùm tia duy nhất, công nghệ multi-cathode (đa catôt) mà nhóm nghiên cứu thử nghiệm có khả năng phân tách từ một nguồn ban đầu để tạo ra đồng thời nhiều chùm tia electron. Giải pháp này giúp đẩy nhanh đáng kể tốc độ lộ sáng (chiếu hình ảnh vi mạch) lên bề mặt tấm wafer silicon.
Hiện tại, bản thiết kế chi tiết của thiết bị đã hoàn thành để chuyển sang giai đoạn thiết kế - thử nghiệm tiếp theo. Dự kiến trong khoảng 3 năm tới, mẫu máy quang khắc thử nghiệm đầu tiên sẽ chính thức trình làng. Thiết bị này có khả năng sản xuất các loại vi mạch đáp ứng nhiều chuẩn công nghệ khác nhau — từ tiến trình 350 nm cho đến các tiến trình tiên tiến nhất hiện nay ở quy mô vài nanomet.
Rút ngắn thời gian từ 2 tuần xuống còn 5 phút
Đại diện nhóm phát triển cho biết, máy quang khắc ứng dụng công nghệ multi-cathode có thể hoàn thành quá trình chiếu xạ tấm wafer silicon chỉ trong khoảng 5 đến 7 phút, thay vì mất từ 1,5 đến 2 tuần như công nghệ đơn chùm trước đây — tương đương tốc độ xử lý nhanh hơn tới 3.000 lần.
Ông Evgeny Givargizov, Kỹ sư trưởng của dự án nhấn mạnh: "Chúng tôi đã phát triển thành công công nghệ xuyên suốt để chế tạo multi-cathode và kiểm chứng trọn vẹn tính khả thi trong thực tế. Đội ngũ đã tạo ra được mảng nguồn chùm tia electron với bán kính cong ở đỉnh chỉ đạt 1,5–2 nm — đây là một trong những chỉ số kỷ lục hàng đầu thế giới."
Không dừng lại ở đó, công nghệ của Nga còn sở hữu lợi thế vượt trội so với các dòng máy đa chùm tương đương từ nước ngoài. Theo ông Givargizov, điểm khác biệt nằm ở phương pháp khởi tạo nguồn electron. Trong khi các hệ thống quốc tế phải phụ thuộc vào sơ đồ tách chùm tia phức tạp gồm hàng loạt gương phản xạ và màn chắn quang học, giải pháp của Nga lại tạo ra ngay lập tức nhiều nguồn electron độc lập trên cùng một lớp đế. Điều này giúp tối ưu hóa đáng kể yêu cầu về hạ tầng kỹ thuật, giảm thiểu điện năng tiêu thụ và tiết kiệm chi phí sản xuất thiết bị.
Bên cạnh đó, đại diện dự án giải thích thêm rằng thiết bị hoàn toàn đủ khả năng vận hành ở tiến trình vài nanomet, bởi giới hạn độ phân giải hiện nay phụ thuộc chủ yếu vào đặc tính của chất quang kháng được sử dụng, chứ không bị rào cản bởi năng lực của nguồn chùm tia electron.
Thách thức vị thế thống trị
Trên thị trường toàn cầu, ASML (Hà Lan) — gã khổng lồ đang nắm giữ vị trí số một — hiện sở hữu các hệ thống quang khắc tia cực tím siêu xa (EUV) phục vụ sản xuất các dòng chip tiên tiến từ 5 nm trở xuống. Ngoài ra, tập đoàn này còn cung cấp dòng máy quang khắc tia cực tím sâu (DUV) thuộc thế hệ cận tiên tiến để phục vụ các tiến trình cũ hơn. Đáng chú ý, bất chấp các biện pháp trừng phạt, Trung Quốc cũng đã tự chế tạo thành công một thiết bị tương đương dòng DUV này.
Đánh giá về triển vọng của dự án, ông Sergey Varnavsky, chuyên gia giám định kỹ thuật cho rằng: Nếu triển khai thành công, máy quang khắc đa chùm sẽ giúp ngành vi điện tử Nga giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn thiết bị ngoại nhập, đồng thời mở rộng năng lực sản xuất chip hàng loạt — đáp ứng cơn khát vi mạch khổng lồ của nền công nghiệp trong nước hiện nay.
Tuy nhiên, vị chuyên gia cũng thẳng thắn chỉ ra thách thức: Nguy cơ lớn nhất hiện nay là yếu tố thời gian. Trong quá trình chờ phân bổ ngân sách và hoàn tất các công đoạn phát triển, công nghệ nội địa có thể sẽ bị tụt hậu so với các đối thủ quốc tế, khi mà công nghệ bán dẫn toàn cầu vẫn đang lao về phía trước với tốc độ chóng mặt.
