Hiện tại, hai cái tên đứng đầu ngành đúc chip thế giới theo thứ tự là TSMC và Samsung Foundry. Cả hai đều bắt đầu ứng dụng công nghệ quang khắc siêu cực tím (EUV) vào sản xuất chip từ năm 2019, mở đường cho các node dưới 7 nm.
Hiểu một cách nôm na, tiến trình càng nhỏ thì bóng bán dẫn trên chip càng nhỏ, năng lực xử lý và tiết kiệm năng lượng càng cao, nên cuộc đua tới các node nhỏ hơn là cuộc đua chung của các ông lớn bán dẫn hàng đầu thế giới.
Bóng bán dẫn nhỏ hơn giúp tăng mật độ trên cùng một diện tích; và chip hiện đại có thể chứa tới hàng chục tỷ bóng bán dẫn (chẳng hạn, A17 Pro 3 nm có tới 20 tỷ bóng bán dẫn trên mỗi chip), ngoài ra khoảng cách giữa chúng phải cực kỳ mỏng. Đây là lúc máy quang khắc EUV trở nên quan trọng. Máy này chỉ do duy nhất một công ty trên thế giới sản xuất, đó là ASML của Hà Lan.
Thế hệ máy in quang khắc cực tím tiếp theo, hay còn gọi là EUV NA cao đã bắt đầu được xuất xưởng. Intel, công ty đã hứa sẽ giành lại vị trí dẫn đầu về quy trình node vào năm 2025 từ TSMC và Samsung Foundry, là công ty đầu tiên mua máy EUV NA cao mới trị giá 400 triệu USD, giúp tăng Numerical Aperture từ 0,33 lên 0,55. (NA là khả năng thu nhận ánh sáng của một hệ thống ống kính và thường được sử dụng để đánh giá độ phân giải mà một hệ thống quang học có thể đạt được).
Một máy quang khắc EUV có NA cao đang được lắp ráp ở Oregon, Mỹ. (Ảnh: Intel)
Điều này cho phép máy khắc chi tiết bán dẫn nhỏ hơn 1,7 lần và tăng mật độ bóng bán dẫn của chip lên 2,9 lần.
EUV thế hệ đầu tiên đã giúp các xưởng đúc khai phá node 7 nm, và các máy EUV NA cao tiên tiến hơn sẽ đưa hoạt động sản xuất chip tới node quy trình 1 nm và hay thậm chí thấp hơn. ASML cho biết NA cao hơn 0.55 trên các máy thế hệ tiếp theo là yếu tố giúp thiết bị mới hoạt động tốt hơn các máy EUV thế hệ đầu tiên.
Intel được cho là sẽ sở hữu 11 máy EUV NA cao, và sẽ hoàn thành máy đầu tiên năm 2025. Trong khi đó, TSMC có kế hoạch sử dụng máy mới vào năm 2028 với node quy trình 1,4 nm hoặc vào năm 2030 với nút quy trình 1 nm. Còn TSMC, họ vẫn sẽ sử dụng máy EUV cũ để sản xuất chip 2 nm vào năm tới. Với EUV NA cao, Intel mong muốn đuổi kịp TSMC và Samsung trong mảng đúc chip tiên tiến nhất.
Tuy nhiên, Intel vẫn đang phải đối mặt với sản lượng thấp, thua lỗ tài chính và giá cổ phiếu lao dốc đến mức bị loại khỏi chỉ số Dow Industrial gồm 30 cổ phiếu mạnh nhất thị trường chứng khoán Mỹ. Tình hình đang quá tệ đối với Intel đến nỗi họ phải thuê TSMC sản xuất chip 3 nm trở lên.
Là nhà máy đúc chip hàng đầu của Trung Quốc và lớn thứ ba thế giới sau TSMC và Samsung Foundry, SMIC thậm chí còn không được phép mua máy quang khắc EUV thế hệ đầu tiên do lệnh trừng phạt của Mỹ. Thay vào đó, họ buộc phải sử dụng máy quang khắc Deep Ultraviolet (DUV) thậm chí còn cũ hơn, gặp khó trong việc sản xuất chip node dưới 7 nm.