Startup Trung Quốc sản xuất chip quang tử không cần máy quang khắc DUV

Startup bán dẫn Trung Quốc Prinano xác nhận sản xuất thành công chip quang tử mà không cần dùng các hệ thống quang khắc tia cực tím sâu (DUV)...

Ảnh minh hoạ: SCMP.

Theo SCMP, trong bài đăng trên WeChat, doanh nghiệp này cho biết đã hợp tác với Shenzhen Litra Technology để sản xuất wafer chip quang kích thước 8 inch.

Đáng chú ý, thay vì dùng hệ thống quang khắc truyền thống để in sơ đồ mạch điện siêu nhỏ lên các tấm silicon, Prinano cho biết họ sử dụng hệ thống in thạch bản nano (Nanoimprint Lithography – NIL), ép trực tiếp các cấu trúc lên wafer. Theo công ty, phương pháp này có thể giảm chi phí sản xuất xuống còn khoảng 1/10 so với quy trình dựa trên DUV.

Nanoimprint không phải ý tưởng mới. Giới nghiên cứu bán dẫn đã xem đây là hướng thay thế tiềm năng cho in thạch bản quang học từ nhiều năm nay nhờ chi phí thấp hơn và khả năng tạo mẫu có độ phân giải rất cao.

Tuy nhiên, công nghệ này chưa thể phổ biến rộng rãi trong sản xuất chip thương mại vì hàng loạt thách thức kỹ thuật, như tỷ lệ lỗi dập mẫu cao, dễ hao mòn khuôn mẫu, khó đảm bảo năng suất ổn định khi sản xuất hàng loạt,... 

Được thành lập vào năm 2017, Prinano đã nỗ lực khắc phục những hạn chế này bằng cách phát triển hệ sinh thái in thạch bản nano của riêng mình. Năm 2025, công ty đã có bước tiến quan trọng khi công bố cung cấp hệ thống in thạch bản nanoimprint bán dẫn đầu tiên của Trung Quốc cho một khách hàng trong nước.

Thông báo mới nhất cho thấy Prinano có thể đã tiến xa hơn giai đoạn phát triển thiết bị và thử nghiệm ban đầu.

Theo công ty, nền tảng in thạch bản nanoimprint đệm không khí chân không PL-AS do họ phát triển kết hợp nhiều quy trình xử lý độc quyền. Nhờ đó, hệ thống có khả năng tạo ra các cấu trúc có kích thước nhỏ hơn 10 nm. Những cải tiến này sẽ giúp họ sản xuất thành công chip quang tử trên wafer 8 inch ở quy mô toàn tấm, một bước tiến đáng chú ý trên con đường đưa công nghệ nanoimprint vào sản xuất thực tế.

Tuy nhiên, Prinano không hướng tới thay thế các dây chuyền sản xuất bộ xử lý tiên tiến hay chip tăng tốc AI đang phụ thuộc vào công nghệ quang khắc DUV và EUV.

Thay vào đó, công ty tập trung vào chip quang tử. Đây là thành phần quan trọng trong các hệ thống truyền dẫn cáp quang, kết nối trung tâm dữ liệu, cảm biến quang học và công nghệ LiDAR được sử dụng trong xe tự hành cũng như nhiều ứng dụng công nghiệp hiện đại.

Giới chuyên môn cũng đánh giá chip quang tử là một trong những lĩnh vực phù hợp nhất để ứng dụng công nghệ in thạch bản nano. Nguyên nhân là bởi nhiều cấu trúc quan trọng của loại chip này, chẳng hạn như lưới nhiễu xạ hay bộ cộng hưởng vòng, đều được tạo thành từ những hoa văn nano lặp lại với mật độ cao.

Những cấu trúc này có thể được sao chép hiệu quả bằng kỹ thuật "dập khuôn" của nanoimprint lithography, giúp tận dụng tối đa lợi thế về chi phí và độ chính xác của công nghệ. Chính vì vậy, so với các bộ xử lý logic tiên tiến yêu cầu độ chính xác gần như tuyệt đối và tỷ lệ lỗi cực thấp, chip quang tử được xem là mục tiêu khả thi hơn nhiều để nanoimprint sớm bước vào sản xuất thương mại.

Trong bối cảnh các biện pháp kiểm soát xuất khẩu ngày càng siết chặt, khả năng tiếp cận các hệ thống in thạch bản tiên tiến của ASML, đặc biệt là máy EUV và một số dòng DUV hiện đại, trở nên khó khăn, các doanh nghiệp Trung Quốc phải tìm kiếm những con đường thay thế để duy trì đà phát triển ngành công nghiệp bán dẫn.

Bên cạnh đẩy mạnh công nghệ đóng gói tiên tiến, nghiên cứu các kiến trúc chip mới hay phát triển vật liệu bán dẫn thế hệ tiếp theo, việc theo đuổi các phương pháp chế tạo hoàn toàn khác biệt như nanoimprint lithography đang trở thành hướng đi đáng chú ý.

Gần đây, Huawei cũng giới thiệu kiến trúc LogicFolding nhằm nâng cao hiệu năng bộ xử lý mà không phụ thuộc hoàn toàn vào các hệ thống quang khắc EUV đang bị hạn chế tiếp cận.

Thế nhưng, mặc dù Prinano xác nhận khả năng sản xuất hàng loạt chip quang tử với công nghệ Nanoimprint, song chưa công bố các chỉ số then chốt như sản lượng thực tế, tỷ lệ wafer đạt chuẩn, mật độ lỗi, quy mô đơn hàng hay dữ liệu giao hàng cho khách hàng.

Bên cạnh đó, hiện cũng chưa có xác nhận độc lập từ các tổ chức hoặc đối tác bên ngoài. Đây đều là những thước đo quan trọng để xác định liệu một công nghệ sản xuất bán dẫn mới chỉ khả thi về mặt kỹ thuật hay đã đủ điều kiện để trở thành một giải pháp thương mại thực sự trong ngành công nghiệp có yêu cầu khắt khe bậc nhất thế giới.