ASML đẩy công suất EUV lên 1.000W, đặt mục tiêu nâng 50% sản lượng chip vào 2030 3

Ngành bán dẫn có thể chuẩn bị bước vào một pha tăng tốc mới khi ASML nâng công suất nguồn sáng EUV lên 1.000W, cao hơn đáng kể so với mức 600W trước đây. Theo các nguồn tin quốc tế, bước tiến này mở ra khả năng nâng tổng sản lượng chip thêm khoảng 50% vào cuối thập kỷ, trong bối cảnh nhu cầu từ AI, HPC và trung tâm dữ liệu tiếp tục tăng mạnh.

Thay vì chỉ là cải tiến kỹ thuật đơn lẻ, đây là thay đổi có tác động trực tiếp tới cấu trúc chi phí và năng lực cung ứng toàn ngành.

Tăng thông lượng, giảm chi phí trên mỗi chip

Teun van Gogh, lãnh đạo phụ trách hệ thống NXE, cho biết mục tiêu dài hạn là nâng công suất xử lý của mỗi máy từ khoảng 220 wafer mỗi giờ hiện tại lên 330 wafer mỗi giờ vào năm 2030.

Việc tăng thông lượng mang ý nghĩa lớn ở hai cấp độ. Thứ nhất, cùng một hệ thống có thể sản xuất nhiều chip hơn trong cùng khung thời gian. Thứ hai, chi phí trên mỗi đơn vị chip giảm xuống khi sản lượng tăng, đặc biệt quan trọng trong bối cảnh các tiến trình tiên tiến ngày càng đắt đỏ và phức tạp.

Đối với các fab vận hành ở node tiên tiến, chỉ cần vài chục wafer mỗi giờ cũng có thể tạo ra khác biệt lớn về biên lợi nhuận và công suất toàn nhà máy.

Nguồn sáng 1.000W và bài toán plasma thiếc

Trái tim của hệ thống EUV nằm ở nguồn sáng. Để đạt mốc 1.000W, ASML đã cải tiến sâu vào cơ chế tạo plasma từ các giọt thiếc nóng chảy.

Số lượng giọt thiếc được bắn ra tăng lên khoảng 100.000 giọt mỗi giây. Thay vì dùng một xung laser định hình như trước, hệ thống mới áp dụng hai xung laser nhỏ nhằm tối ưu hóa quá trình biến giọt thiếc thành plasma. Cách tiếp cận này giúp nâng hiệu suất chuyển đổi năng lượng và gia tăng cường độ ánh sáng phát ra ở bước sóng 13,5 nanomet.

Trong buồng chiếu, laser CO₂ công suất lớn nung nóng thiếc đến nhiệt độ vượt cả bề mặt Mặt Trời, tạo ra ánh sáng EUV cần thiết để khắc cấu trúc transistor siêu nhỏ. Ánh sáng này sau đó được hệ thống quang học siêu chính xác của Carl Zeiss AG thu gom và định hướng trước khi chiếu lên wafer phủ photoresist.

Khi công suất nguồn sáng tăng, thời gian phơi sáng mỗi lớp mạch giảm xuống. Kết quả là nhiều wafer được xử lý hơn mỗi giờ, nâng tổng sản lượng mà không cần tăng số lượng máy tương ứng.

Thách thức tích hợp vào hệ thống hiện hữu

Dù đạt bước tiến quan trọng về công suất, việc triển khai 1.000W vào các fab đang vận hành không phải bài toán đơn giản. ASML cung cấp các gói nâng cấp hiệu năng nhằm giúp khách hàng cải thiện năng suất mà không phải thay toàn bộ thiết bị.

Tuy nhiên, giới hạn về nhiệt và thiết kế ở một số nền tảng cũ như NXE:3400C hay NXE:3400D khiến việc nâng công suất không phải lúc nào cũng khả thi. Nhiều khả năng, các dòng mới như NXE:3800E và đặc biệt là nền tảng High NA EXE:5000, EXE:5200 sẽ là trọng tâm triển khai nguồn sáng 1.000W.

Điều này đồng nghĩa với việc các nhà sản xuất chip muốn khai thác tối đa lợi ích từ công suất mới có thể phải đầu tư bổ sung thay vì chỉ nâng cấp nhẹ.

Giữ khoảng cách trước áp lực cạnh tranh

Cột mốc 1.000W không chỉ giúp cải thiện năng suất mà còn củng cố vị thế của ASML trong chuỗi cung ứng bán dẫn toàn cầu. Dù hiện tại hãng vẫn gần như độc quyền ở mảng EUV tiên tiến, các startup tại Mỹ như Substrate và xLight đang huy động vốn lớn để phát triển công nghệ thay thế.

Trong bối cảnh cuộc đua công nghệ ngày càng khốc liệt, việc tăng mạnh công suất nguồn sáng, thành phần phức tạp nhất của hệ thống EUV, là bước đi chiến lược để mở rộng khoảng cách dẫn đầu.

Nếu mục tiêu tăng 50% sản lượng chip vào 2030 trở thành hiện thực, tác động sẽ không chỉ giới hạn ở các fab lớn. Toàn bộ chuỗi cung ứng từ AI, trung tâm dữ liệu cho tới thiết bị tiêu dùng đều hưởng lợi nhờ nguồn cung ổn định hơn và chi phí trên mỗi transistor có cơ hội được kiểm soát tốt hơn trong dài hạn.