Do bị Mỹ cấm vận, Huawei đã nâng cấp công nghệ để sản xuất chip 3nm

Huawei và SMIC có khả năng sản xuất chip 3nm bằng công cụ quang khắc DUV cũ và phương pháp đa mẫu hình, mặc dù chi phí sẽ tăng đáng kể.

Khi Huawei và SMIC được cấp bằng sáng chế cho phương pháp quang khắc bốn mẫu hình tự căn chỉnh để sản xuất các vi mạch tiên tiến, hầu hết đều cho rằng họ đang nghiên cứu chế tạo chip 5nm. Tuy nhiên, kế hoạch thực sự của họ là sử dụng phương pháp này cho công nghệ sản xuất tiến trình 3nm.

SiCarrier, một đối tác của Huawei được hậu thuẫn bởi chính phủ Trung Quốc, cũng đã được cấp bằng sáng chế cho kỹ thuật đa mẫu. Điều này làm rõ hơn về kế hoạch sử dụng kỹ thuật này cho các chip 3nm trong tương lai.

Những chuyên gia như Dan Hutcheson từ TechInsights cho rằng, mặc dù phương pháp quang khắc bốn mẫu hình tự căn chỉnh có thể giúp Trung Quốc sản xuất chip 5nm, nhưng máy quang khắc EUV vẫn là không thể thiếu để phát triển tiến xa hơn. Chưa bao giờ người ta tưởng tượng rằng phương pháp này có thể được sử dụng cho các vi mạch lớp 3nm.

Công nghệ xử lý cấp 7nm có metal pitch từ 36nm đến 38nm, trong khi các node 5nm thu nhỏ metal pitch xuống từ 30nm đến 32nm. Ở 3nm, metal pitch sẽ đạt khoảng từ 21nm đến 24nm. Để đạt được kích thước này, Huawei và SMIC có kế hoạch áp dụng phương pháp quang khắc bốn mẫu hình tự căn chỉnh bằng máy quang khắc DUV, công nghệ thấp hơn EUV.

SAQP đóng vai trò quan trọng đối với Huawei và SMIC do họ không có quyền truy cập vào các công cụ in quang khắc hàng đầu của ASML do lệnh cấm từ Mỹ và châu Âu. SAQP là phương pháp khắc nhiều lần các đường trên tấm silicon để tăng mật độ bán dẫn, giảm tiêu thụ điện và nâng cao hiệu suất. Trước đây, để tránh sử dụng máy in quang khắc EUV, Intel cũng đã sử dụng kỹ thuật này trong giai đoạn 2019–2021 với node 10nm (sau này được đổi tên thành 'Intel 7').

Mặc dù có những lợi ích tiềm ẩn, việc sử dụng SAQP đặt ra những thách thức. Công nghệ xử lý lớp 10nm đầu tiên của Intel ít nhất đã gặp khó khăn một phần do phương pháp này. Tuy nhiên, đối với SMIC, SAQP là cần thiết để phát triển công nghệ bán dẫn, cho phép sản xuất các chip phức tạp hơn.

Mặc dù chi phí cho mỗi chip 5nm hoặc 3nm sử dụng SAQP gần như chắc chắn sẽ cao hơn, làm cho nó ít khả thi hơn (nếu có) đối với các thiết bị thương mại, nhưng phương pháp này vẫn rất quan trọng đối với tiến bộ của Trung Quốc trong lĩnh vực bán dẫn.

Máy quang khắc EUV của ASML mang lại nhiều lợi ích cho ngành công nghiệp chip. Với bước sóng ngắn chỉ 13,5nm, ngắn hơn nhiều so với bước sóng 193nm của máy quang khắc DUV, máy quang khắc EUV giải quyết nhiều vấn đề mà ngành công nghiệp chip đang gặp phải.