Trong bối cảnh chịu các lệnh cấm vận từ phương Tây, Nga đang đẩy mạnh việc phát triển máy quang khắc nội địa để thay thế công nghệ tiên tiến từ ASML. ASML, nhà sản xuất máy quang khắc hàng đầu thế giới, đang tuân thủ nghiêm ngặt các lệnh cấm xuất khẩu của chính phủ Hà Lan, khiến Nga không thể tiếp cận những thiết bị tiên tiến phục vụ ngành sản xuất chip bán dẫn. Đáp lại, Nga đang xây dựng lộ trình phát triển các hệ thống quang khắc của riêng mình với tham vọng giảm chi phí và sự phức tạp so với các hệ thống hiện có trên thị trường.
Công nghệ bước sóng 11.2 nm – Một cách tiếp cận mới
Theo báo cáo từ CNews , các máy quang khắc của Nga sẽ sử dụng tia laser với bước sóng 11.2 nm, ngắn hơn so với bước sóng 13.5 nm đang được ASML sử dụng. Dù cho phép cải thiện độ phân giải lên đến 20%, việc sử dụng bước sóng mới này sẽ tạo ra một loạt thách thức vì không tương thích với cơ sở hạ tầng EUV hiện tại. Điều này đòi hỏi Nga phải phát triển toàn bộ hệ sinh thái quang khắc mới, bao gồm các thành phần như gương, lớp phủ, thiết kế mặt nạ, hóa chất quang khắc và các công cụ hỗ trợ.
Một máy quang khắc của ASML
Lãnh đạo dự án này, ông Nikolay Chkhalo thuộc Viện Vật lý Vi cấu trúc thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, cho biết thiết kế sử dụng nguồn laser dựa trên xenon thay vì thiếc như ASML. Hướng tiếp cận này được kỳ vọng giảm đáng kể mức độ ô nhiễm trên các linh kiện quang học, kéo dài tuổi thọ của các bộ phận quan trọng như bộ thu và màng bảo vệ. Ngoài ra, các máy quang khắc của Nga cũng sẽ tận dụng photoresist nền silicon, được cho là hoạt động tốt hơn ở bước sóng ngắn hơn.
Năng suất thấp hơn, nhưng phù hợp cho sản xuất nhỏ lẻ
Máy quang khắc của Nga có công suất khoảng 3.6 kW, thấp hơn 2.7 lần so với công nghệ của ASML, và chỉ đủ phục vụ sản xuất quy mô nhỏ. Dù vậy, đây vẫn là bước khởi đầu quan trọng trong việc phát triển năng lực công nghệ bán dẫn nội địa.
Quá trình phát triển máy quang khắc của Nga sẽ diễn ra theo ba giai đoạn chính. Giai đoạn đầu tiên tập trung vào việc nghiên cứu cơ bản, nhằm xác định các công nghệ cốt lõi và thử nghiệm các linh kiện quan trọng. Tiếp theo, giai đoạn tạo nguyên mẫu sẽ hướng tới việc sản xuất một thiết bị có khả năng xử lý 60 tấm wafer kích thước 200mm mỗi giờ, đồng thời tích hợp nó vào dây chuyền sản xuất chip nội địa. Cuối cùng, giai đoạn hoàn thiện sẽ cho ra đời một hệ thống nhà máy sẵn sàng vận hành, có khả năng xử lý 60 tấm wafer kích thước 300mm mỗi giờ, đáp ứng nhu cầu sản xuất lớn hơn.
Thách thức dài hạn
Phát triển máy quang khắc với bước sóng 11.2 nm không chỉ đòi hỏi tái thiết kế các linh kiện mà còn phải cập nhật các công cụ tự động hóa thiết kế điện tử (EDA). Các bước như chuẩn bị dữ liệu mặt nạ và hiệu chỉnh quang học (OPC) cần được hiệu chỉnh lại để phù hợp với bước sóng mới. Lộ trình đầy tham vọng này, dù hứa hẹn, có thể mất hơn một thập kỷ để hoàn thiện.
Trong khi đó, Nga cũng đầu tư vào các công nghệ quang khắc khác như máy không mặt nạ dựa trên tia X, với mục tiêu xử lý các tấm wafer kích thước 28nm và 16nm. Dự án này đánh dấu một nỗ lực quan trọng của Nga nhằm giảm phụ thuộc vào công nghệ nước ngoài và thúc đẩy ngành công nghiệp bán dẫn trong nước phát triển.
