Giữa lòng San Francisco – nơi mà mỗi con phố đều có thể sinh ra ‘kỳ lân’ công nghệ – một cái tên mới đang gây chú ý đặc biệt: Substrate. Startup này vừa gọi vốn hơn 100 triệu USD, được hậu thuẫn bởi các quỹ lớn như Founders Fund của Peter Thiel và đặt ra một tham vọng gần như “điên rồ”: làm chip bán dẫn rẻ hơn, nhanh hơn và linh hoạt hơn những gã khổng lồ công nghiệp như ASML hay TSMC. Trong ngành bán dẫn, nơi mà việc xây dựng một nhà máy có thể ngốn đến 20 tỷ USD và chỉ vài cái tên nắm trọn chuỗi giá trị, tuyên bố đó giống như một thách thức trực diện với cả hệ thống.
Ngành sản xuất chip hiện nay được xem là một trong những lĩnh vực khó nhất hành tinh. Mỗi con chip là kết tinh của hàng trăm công đoạn tinh vi – từ khắc, phủ, rửa, chiếu sáng – và trong đó, công nghệ quang khắc EUV (Extreme Ultraviolet Lithography) do ASML (Hà Lan) độc quyền cung cấp là mắt xích quan trọng nhất. Một chiếc máy EUV có giá hơn 200 triệu USD, vận hành trong môi trường chân không cực sạch, và chỉ có vài chục chiếc được giao mỗi năm. Chính vì thế, chi phí để tạo ra một wafer silicon – nền tảng cho các con chip – đã tăng vọt, khiến việc sản xuất trở thành cuộc chơi của số ít.
Substrate muốn thay đổi điều đó.
Họ phát triển một công nghệ quang khắc mới sử dụng tia X (X-ray lithography) – một hướng đi từng được nghiên cứu từ thập niên 1990 nhưng bị bỏ ngỏ vì quá phức tạp. Bằng cách tận dụng máy gia tốc hạt nhỏ gọn để tạo ra nguồn sáng cực ngắn, Substrate tin rằng họ có thể đạt độ chính xác tương đương hoặc thậm chí vượt qua EUV, nhưng với chi phí thấp hơn nhiều lần.
Theo mô hình mà họ công bố, giá thành một dây chuyền có thể chỉ bằng 1/10 so với hiện nay, còn chi phí sản xuất mỗi wafer có thể giảm từ hàng trăm nghìn xuống vài chục nghìn USD. CEO của Substrate gọi đó là “cách dân chủ hóa công nghệ chip” – đưa quyền sản xuất trở lại với những doanh nghiệp vừa và nhỏ, thay vì chỉ nằm trong tay vài siêu tập đoàn.
Thời điểm ra đời của Substrate không thể đúng hơn. Sau đại dịch, nước Mỹ nhận ra sự lệ thuộc nguy hiểm vào chuỗi cung ứng chip châu Á, đặc biệt là Đài Loan. Đạo luật CHIPS and Science Act được ban hành, bơm hàng chục tỷ USD nhằm phục hồi năng lực sản xuất trong nước.
Các nhà đầu tư mạo hiểm nhìn thấy cơ hội vàng để khơi lại tinh thần khởi nghiệp của Thung lũng Silicon trong một lĩnh vực tưởng chừng chỉ dành cho các tập đoàn. Substrate vì thế được xem là biểu tượng cho nỗ lực tái sinh ngành công nghiệp chip Mỹ – không chỉ bằng vốn, mà bằng tư duy công nghệ mới.
Tuy nhiên, sự táo bạo nào cũng đi kèm rủi ro khổng lồ. ASML đã mất hơn 25 năm và 10 tỷ USD để hoàn thiện máy EUV. Đằng sau một chiếc máy quang khắc là cả hệ sinh thái vật liệu, ống kính, laser, quang học, và hàng nghìn kỹ sư tinh hoa. Substrate, dù có trong tay ý tưởng mới và vốn đầu tư lớn, vẫn phải đối mặt với những thách thức khổng lồ.
Cạnh tranh trong lĩnh vực này đang khốc liệt hơn bao giờ hết. ASML, TSMC và Samsung không hề đứng yên. Họ đang phát triển thế hệ High-NA EUV – bước tiến mới cho phép khắc các mạch 2 nanomet và nhỏ hơn. Điều đó có nghĩa, khi Substrate hoàn thiện công nghệ X-ray, các ông lớn có thể đã bước sang một nấc khác của trò chơi. Dù vậy, Substrate vẫn có lợi thế: chi phí thấp và tốc độ đổi mới nhanh. Nếu họ thành công, ngành sản xuất chip có thể bước vào kỷ nguyên “phi tập trung hóa”, nơi các startup và viện nghiên cứu nhỏ có thể tự thiết kế, sản xuất chip cho riêng mình – một điều chưa từng có trong lịch sử bán dẫn.
Tác động của cuộc cách mạng này, nếu xảy ra, sẽ vượt xa phạm vi công nghệ. Nó có thể làm thay đổi cấu trúc quyền lực toàn cầu trong lĩnh vực bán dẫn, giảm sự phụ thuộc vào châu Á, đồng thời mở ra không gian sáng tạo mới cho những quốc gia đang phát triển. Việc sản xuất chip trở nên rẻ và linh hoạt hơn đồng nghĩa với việc những công ty khởi nghiệp, trường đại học hay phòng nghiên cứu nhỏ cũng có thể bước vào cuộc đua sáng tạo.
Song, con đường ấy còn dài. Ngay cả Substrate cũng thừa nhận, họ mới ở giai đoạn thử nghiệm đầu tiên và cần vài năm nữa mới có thể sản xuất ở quy mô công nghiệp – mốc 2028 được xem là khả dĩ nhất. Và dù công nghệ của họ thật sự hiệu quả, việc thuyết phục cả một ngành thay đổi – từ vật liệu, quy trình, tiêu chuẩn – là điều không dễ.
Nhưng trong thế giới công nghệ, những cuộc cách mạng lớn thường bắt đầu từ những cái tên nhỏ bé mà ít ai ngờ tới. Nếu Substrate thành công, họ sẽ không chỉ giúp giảm giá chip – mà còn mở ra một chương mới cho cả ngành công nghiệp từng được coi là “bất khả xâm phạm”.
Theo: The NY Times, WSJ
