Máy quang khắc – trái tim của ngành bán dẫn hiện đại
Trong cả chuỗi cung ứng chip bán dẫn, khâu sản xuất trên tấm silicon là khó nhất, đắt nhất và cũng “nhạy cảm” nhất về mặt địa chính trị. Ở khâu này, máy quang khắc (lithography) gần như là trái tim. Không có nó th́ mọi bản thiết kế, mọi thuật toán, mọi giấc mơ AI, 5G, vũ khí thông minh… đều chỉ nằm trên giấy. Bí quyết của chip tiên tiến (từ 28 nm trở xuống, tới 7 nm, 5 nm, 3 nm…) nằm ở khả năng “in” những cấu trúc chỉ vài chục nanomet lên bề mặt tấm silicon. Khi kích thước nhỏ đến mức đó, mọi phương pháp cơ khí hay khoan khắc thông thường đều bó tay, chỉ c̣n ánh sáng và quang học cực kỳ tinh vi mới làm nổi. Quang khắc chính là công nghệ dùng ánh sáng chiếu qua mặt nạ, in mẫu mạch lên lớp vật liệu nhạy sáng. Mà kích thước nhỏ nhất in được phụ thuộc trực tiếp vào bước sóng ánh sáng: bước sóng càng ngắn, chi tiết càng nhỏ. Từ UV cổ điển, đến DUV (Deep UV), rồi EUV (Extreme UV) ở bước sóng 13,5 nm – đó là cả một hành tŕnh hàng chục năm nghiên cứu, đốt hàng trăm tỉ đô, chứ không phải chuyện “mở máy ra coi rồi bắt chước” là xong.
Chuỗi cung ứng chip: mỗi nước một miếng ghép chiến lược
Nh́n toàn cảnh, ngành bán dẫn tiên tiến giống như một dây chuyền toàn cầu được chia nhỏ cho các “ông lớn”: ở đầu chuỗi là thiết kế và phần mềm (EDA) – Mỹ dẫn đầu, rồi tới Anh và một số nước châu Âu. Khi bản thiết kế hoàn chỉnh, phải dùng vật liệu và hóa chất tinh khiết gần như tuyệt đối, nơi Nhật Bản thống trị, tiếp theo là Mỹ, Hàn, Đài Loan, châu Âu. Bước sản xuất trên tấm silicon tập trung vào hai “pháo đài”: Đài Loan (TSMC) và Hàn Quốc (Samsung) ở các node tiên tiến nhất. Khâu đóng gói – kiểm tra lại được trải rộng hơn, nhiều ở Trung Quốc và Đông Nam Á (Singapore, Malaysia, Việt Nam…). Trong chuỗi đó, Trung Quốc rất mạnh ở phần “hạ nguồn” như lắp ráp, đóng gói, test, nhưng tụt hậu nặng ở “thượng nguồn”: thiết kế lơi, vật liệu, thiết bị sản xuất – đặc biệt là máy quang khắc. Và chính chỗ yếu này khiến Bắc Kinh luôn bị “nắm gáy”.
ASML – pháo đài công nghệ châu Âu mà Trung Quốc không vượt qua nổi
Trên thế giới, thị phần máy quang khắc gần như là một cuộc chơi một ḿnh một chợ: ASML của Hà Lan nắm khoảng 90% thị phần, hai ông Nhật Nikon và Canon giữ phần c̣n lại, chủ yếu ở phân khúc DUV. Với công nghệ EUV – loại máy cần cho chip 7 nm, 5 nm, 3 nm – th́ cả hành tinh hiện giờ chỉ có ASML cung cấp. Đằng sau một chiếc máy EUV là hàng trăm ngàn linh kiện, hàng ngàn nhà cung ứng: nguồn sáng plasma và phần mềm điều khiển mang công nghệ Mỹ, hệ thấu kính siêu cao cấp đến từ Đức, vật liệu chuyên dụng từ Nhật… Tất cả được ASML tích hợp lại để tạo ra một cỗ máy giá hàng trăm triệu đô, nặng cả trăm tấn, nhưng sai số chỉ tính bằng nanomet. Ban đầu Mỹ cũng có làm máy quang khắc, Nhật từng đủ sức tự làm DUV, nhưng đến thế hệ EUV chỉ c̣n lại ASML đứng vững. Phương Tây chọn chuyên môn hóa: Mỹ – phần mềm, thiết kế, nguồn sáng; Đức – quang học; Nhật – vật liệu; Hà Lan – “đầu bếp trưởng” ráp tất cả lại. Nói không quá: EUV của ASML là một trong những đỉnh cao công nghệ phức tạp nhất loài người đang sở hữu.
Trung Quốc bị cấm vận, “mổ bụng” máy ASML và cái kết ê chề
Trước năm 2019, Trung Quốc vẫn nhập được khá nhiều máy DUV từ ASML và dùng chúng để sản xuất chip ở các node tương đối cũ. Nhưng khi cuộc đối đầu Mỹ–Trung leo thang, Washington bắt đầu siết chặt, kéo cả Hà Lan vào cuộc: EUV cấm hoàn toàn, DUV đời cao cũng bị hạn chế. Một quốc gia nổi tiếng không tôn trọng sở hữu trí tuệ, từng nhiều lần sao chép công nghệ đối tác, lại đang t́m cách “bẻ cong luật chơi” – việc bị cấm vận là điều dễ hiểu. Thế là Bắc Kinh chuyển từ “mua không được” sang “mở ra coi”. Một số thông tin cho biết có nhà máy ở Trung Quốc đă “mổ bụng” máy ASML, cố gắng tháo rời để copy công nghệ, nhưng kết quả là… làm hỏng luôn máy. Khi báo lại ASML để xin hỗ trợ sửa chữa, kỹ sư Hà Lan sang thấy dấu vết “thăm khám” bất thường nên chuyện mới lộ ra. Ăn cắp không thành, lại để cả thế giới thấy ḿnh vừa tham vừa dại – đó là cái giá của tư duy “đốt cháy giai đoạn bằng ăn trộm công nghệ”.
V́ sao Mỹ cấm được cả máy do Hà Lan sản xuất?
Câu hỏi nhiều người đặt ra: máy là của Hà Lan, sao Mỹ lại có quyền cấm Trung Quốc mua? Câu trả lời nằm ở luật kiểm soát xuất khẩu công nghệ: chỉ cần trong sản phẩm có công nghệ lơi hoặc linh kiện nguồn gốc Mỹ, Washington có thể áp dụng quy tắc kiểm soát ngoài lănh thổ (extraterritorial). Máy quang khắc của ASML sử dụng bộ phận nguồn sáng plasma, phần mềm điều khiển và nhiều cảm biến có “dấu vân tay” công nghệ Mỹ, nên chỉ cần Mỹ “gật” hoặc “lắc” là hợp đồng có đi được hay không. Tương tự, tên lửa do Anh–Pháp sản xuất nhưng có chip hay cảm biến Mỹ bên trong th́ khả năng sử dụng cũng phải chịu ràng buộc. Thế là trên giấy tờ, đây là máy Hà Lan, thấu kính Đức, vật liệu Nhật, nhưng quyền sinh sát cuối cùng lại nằm trong tay Washington.
Trung Quốc “xuống 7 nm” bằng DUV và chiêu multiple patterning
Bị chặn EUV, Trung Quốc không ngồi yên. Họ tận dụng tối đa các ḍng DUV c̣n mua được (hoặc nhập trước khi bị cấm), kết hợp kỹ thuật multiple patterning – in đi in lại nhiều lần trên cùng vùng mạch – để “ép” kích thước xuống khoảng 7 nm trên lư thuyết. Nhưng đây là kiểu “kéo giăn” công nghệ: chi phí tăng, yield (tỉ lệ chip tốt) thấp, hiệu năng và mức tiêu thụ điện vẫn kém hơn hẳn 7 nm thực sự của TSMC hay Samsung dùng EUV. Cùng ghi “7 nm” trên slide, nhưng khoảng cách thực tế giống như so xe “độ” ở gara với xe đua F1 chính hăng – nh́n qua tưởng giống, nhưng chạy một ṿng là biết ngay.
Khi tri thức không thể ăn cắp – và bài học cho Việt Nam
Câu chuyện Trung Quốc “giải phẫu” máy ASML bất thành cho thấy một sự thật đơn giản: có những tầng công nghệ không thể nhảy cóc bằng đạo văn, không thể rút ngắn bằng copy. Máy quang khắc, chip tiên tiến, động cơ phản lực, tên lửa… đều là kết quả của hàng chục năm tích lũy tri thức, hệ thống đại học–viện nghiên cứu–doanh nghiệp vận hành bài bản, pháp quyền bảo vệ sở hữu trí tuệ, và một môi trường mà người giỏi được tôn trọng. Ở chiều ngược lại, nơi nào coi thường nghiên cứu cơ bản, không đầu tư cho giáo dục, coi ăn cắp là “khôn khéo”, nơi đó sớm muộn cũng phải trả giá – bằng việc bị cấm vận, bị nghi ngờ, và măi măi chỉ ở vai tṛ “xưởng gia công” cho người khác. Với Việt Nam, khi nghe đâu đó khẩu hiệu “2026 có nhà máy sản xuất chip”, điều quan trọng không phải là treo một cái biển cho oai, mà là chúng ta đang ở đoạn nào của chuỗi giá trị: thiết kế? vật liệu? đóng gói? hay vẫn chỉ loay hoay gia công cấp thấp. Chọn con đường phát triển bằng tri thức hay bằng “cốt ḅ đỏ” – đó là lựa chọn mang tính chiến lược, lâu dài. V́ trong thế giới bán dẫn, có một quy luật không cần quảng cáo: tri thức th́ không ăn cắp được, chỉ có thể tự ḿnh học và xây.
