Trung Quốc hướng đến tự chủ trong sản xuất công nghệ bán dẫn

Điểm nhấn chính:

- Trung Quốc đã không thể mua máy quang khắc EUV của ASML kể từ năm 2019 do các lệnh hạn chế xuất khẩu từ chính phủ Hà Lan, dưới áp lực từ Mỹ.

- Để thoát khỏi tình trạng "bị bóp nghẹt công nghệ", Trung Quốc tăng tốc đầu tư vào nghiên cứu nội địa và phát triển thiết bị thay thế nhập khẩu.

Cuộc vật lộn của Trung Quốc để chen chân vào ngành công nghiệp chip bán dẫn

Cuộc chiến công nghệ Mỹ - Trung

Cuộc chiến công nghệ Mỹ - Trung đã liên tục leo thang kể từ năm 2017, khi “Trump phiên bản 1.0” đẩy mạnh các biện pháp như áp thuế và kiểm soát xuất khẩu nhằm hạn chế quyền tiếp cận thị trường của Trung Quốc trong cuộc đua bán dẫn giành ưu thế công nghệ, qua đó tái định hình cục diện ngành điện tử toàn cầu. Tỷ trọng thiết bị điện tử xuất khẩu từ Trung Quốc vào Mỹ đã giảm mạnh, từ 59.5% năm 2017 xuống chỉ còn 40.7% vào năm 2023. Tititada cũng ghi nhận rằng Ấn Độ, Đài Loan và Việt Nam đã tận dụng khoảng trống thị phần từ sự suy giảm của Trung Quốc để gia tăng đáng kể vị thế của mình trên thị trường.

Nguồn: Tititada Research

Mỹ chủ động cắt đứt quan hệ với Trung Quốc trong dài hạn vì nhận thấy Trung Quốc giống như là một mối đe doạ đối với lợi nhuận của ngành điện tử tại Mỹ. Cho đến nay, Mỹ đang làm mọi thứ để duy trì thị phần lợi nhuận trên 50% trên tổng lợi nhuận ngành công nghiệp điện tử toàn cầu. Tuy vậy, Trung Quốc cũng vẫn giữ được lợi nhuận ở mức 7% nhưng nhìn chung vẫn tụt hậu rất xa so với các công ty dẫn đầu trong phân khúc bán dẫn.

Nguồn: Tititada Research

Mỹ siết chặt chuỗi bán dẫn toàn cầu, Trung Quốc liên tục hứng đòn trừng phạt

Mỹ kiểm soát chuỗi bán dẫn toàn cầu thông qua thiết bị và phần mềm.

Mỹ không phải quốc gia sản xuất nhiều chip nhất nhưng lại nắm giữ mắt xích cốt lõi trong chuỗi giá trị bán dẫn toàn cầu. Cụ thể, Mỹ kiểm soát các công nghệ nền tảng như phần mềm thiết kế vi mạch (EDA - Electronic Design Automation), thiết bị sản xuất chip và các tiêu chuẩn kỹ thuật toàn ngành.

Ba công ty Mỹ – Synopsys, Cadence và Mentor Graphics – chiếm hơn 90% thị phần phần mềm EDA, công cụ không thể thiếu trong thiết kế chip. Mỹ cũng sở hữu các nhà sản xuất thiết bị hàng đầu như Applied Materials và Lam Research, chuyên cung cấp máy móc cho các công đoạn khắc, lắng đọng và đánh bóng wafer.

Dù ASML (Hà Lan) độc quyền máy quang khắc EUV, công nghệ của hãng vẫn phụ thuộc vào linh kiện và bản quyền từ Mỹ, như laser từ Cymer hay hệ thống quang học từ Zeiss có tích hợp công nghệ Mỹ.

Trung Quốc hứng chịu lệnh trừng phạt từ Mỹ

Trung Quốc đã không thể mua máy quang khắc EUV của ASML kể từ năm 2019 do các lệnh hạn chế xuất khẩu từ chính phủ Hà Lan, dưới áp lực từ Mỹ. ASML là công ty duy nhất trên thế giới sản xuất máy EUV – thiết bị thiết yếu để chế tạo chip tiên tiến với tiến trình dưới 5nm, phục vụ các ứng dụng như AI và thiết bị quân sự.

Tuy nhiên, ASML vẫn được phép bán các máy DUV (Deep Ultraviolet) – thế hệ cũ hơn cho Trung Quốc cho đến gần đây. Ngày 1/1/2024, chính phủ Hà Lan đã thu hồi một phần giấy phép xuất khẩu các mẫu máy DUV tiên tiến như NXT:2050i và NXT:2100i sang Trung Quốc, sau khi Mỹ ban hành quy định mới ngăn chặn xuất khẩu thiết bị có chứa linh kiện Mỹ.

Thách thức đối với Trung Quốc

Ngành công nghiệp bán dẫn đang trở thành chiến trường cạnh tranh khốc liệt giữa các quốc gia, nơi công nghệ tiên tiến quyết định vị thế toàn cầu. Trong bối cảnh này, Trung Quốc đang nỗ lực thu hẹp khoảng cách với những nền kinh tế đi đầu trong lĩnh vực này như Mỹ, Đài Loan, và Hàn Quốc trong cuộc đua bán dẫn. Tuy nhiên, theo Christophe Fouquet, Giám đốc điều hành của ASML – công ty dẫn đầu thế giới về công nghệ quang khắc, Trung Quốc vẫn chậm hơn từ 10 đến 15 năm so với các đối thủ phương Tây. Lệnh cấm vận công nghệ, đặc biệt là thiết bị EUV, tiếp tục là rào cản lớn đối với tham vọng tự chủ công nghệ bán dẫn của Trung Quốc.  

Trung Quốc với tham vọng tự chủ trong việc sản xuất chip

Sử dụng nguồn nhân công giá rẻ

Theo báo cáo của SEMI, năm 2020, Trung Quốc lần đầu tiên vượt qua Đài Loan, Hàn Quốc và Nhật Bản để trở thành thị trường hàng đầu về thiết bị sản xuất bán dẫn. Từ đó, Trung Quốc vẫn duy trì thị phần dẫn đầu về doanh số bán thiết bị trong năm 2024 với doanh số đạt 49.6 tỷ USD, chiếm 42.4% tổng doanh số bán thiết bị trên toàn cầu, gấp đôi so với Hàn Quốc (quốc gia đứng vị trí thứ hai) và cao hơn nhiều so với Đài Loan, Mỹ và Nhật Bản.

Nguồn: Tititada Research

Chiến lược "Made in China 2025" và Quỹ Big Fund

Trung Quốc xác định ngành bán dẫn là trọng điểm trong chiến lược "Made in China 2025" (MIC 2025), nhằm đạt 70% tự chủ công nghệ bán dẫn vào năm 2025. Để hiện thực hóa mục tiêu này, chính phủ đã thành lập Quỹ Đầu tư Công nghiệp Mạch tích hợp Quốc gia (Big Fund), với tổng vốn đầu tư hơn 150 tỷ USD, bao gồm một khoản 47 tỷ USD được công bố vào tháng 5 năm 2024 để hỗ trợ mở rộng các nhà máy bán dẫn. Quỹ này đã rót vốn vào các công ty chủ chốt như SMIC và YMTC, giúp họ phát triển công nghệ và mở rộng sản xuất.

Đẩy mạnh R&D nội địa và phát triển thiết bị thay thế

Để thoát khỏi tình trạng "bị bóp nghẹt công nghệ", Trung Quốc tăng tốc đầu tư vào nghiên cứu nội địa và phát triển thiết bị thay thế nhập khẩu. Một trong những kỳ vọng lớn nhất là SMEE – công ty nội địa đang nỗ lực phát triển máy quang khắc thay thế ASML. Tuy nhiên, hiện SMEE mới chỉ sản xuất được thiết bị dùng cho tiến trình 9nm – còn rất xa so với chuẩn EUV (dưới 7nm).

Bên cạnh đó, Huawei – một trong những công ty chịu ảnh hưởng nặng nề từ lệnh trừng phạt đã đẩy mạnh phát triển chip “cây nhà lá vườn” như dòng Kirin. Dù bị cắt quyền truy cập vào máy EUV, Huawei vẫn hợp tác với SMIC để sản xuất chip tiên tiến dựa trên công nghệ DUV cải tiến.

Thu hẹp khoảng cách về lĩnh vực công nghệ

Sao chép công nghệ thiết kế của TMSC

Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), công ty sản xuất chip lớn nhất Trung Quốc, gần đây vướng vào cáo buộc đã sao chép thiết kế công nghệ 7nm của Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), gã khổng lồ trong ngành bán dẫn toàn cầu.

Vào năm 2022, TechInsights đã tháo rời một thiết bị đào Bitcoin từ công ty Mỹ MinerVa và phát hiện chip bên trong – được sản xuất bởi SMIC, sử dụng tiến trình 7nm. Đây là lần đầu tiên một sản phẩm thương mại của Trung Quốc cho thấy dấu hiệu bắt kịp các đối thủ như TSMC, Samsung và Intel. Tuy nhiên, các nhà phân tích cũng chỉ ra rằng tiến trình này của SMIC rất giống với thiết kế của TSMC, từ bố cục mạch đến đặc điểm kỹ thuật, làm dấy lên nghi vấn về hành vi sao chép.

Sao chép công nghệ thiết kế của ASML

Một trong những vụ việc điển hình cho thấy nỗ lực của Trung Quốc trong việc sao chép công nghệ phương Tây là tranh chấp giữa ASML và Xtal – công ty do Yu Zongchang, cựu nhân viên ASML. Theo ASML, Yu cùng các cộng sự đã đánh cắp khoảng 2 triệu dòng mã nguồn phần mềm hiệu chỉnh quang học (OPC), một công nghệ cốt lõi trong hệ thống máy quang khắc. Mã nguồn này sau đó được chia sẻ cho Xtal (Mỹ) và công ty liên kết tại Trung Quốc – Dongfang Jingyuan Electron Limited (DJEL).

Năm 2019, tòa án California phán quyết Xtal phải bồi thường 845 triệu USD cho ASML và cấm phát triển công nghệ liên quan. Tuy nhiên, Xtal phá sản ngay sau đó, trong khi Yu trở về Trung Quốc tiếp tục điều hành DJEL – công ty được nhà nước hỗ trợ mạnh mẽ và vẫn hoạt động cho đến nay. Dù ASML không thể thu hồi khoản bồi thường, họ đã giành lại quyền sở hữu trí tuệ từ Xtal.

Trung Quốc phát triển công cụ EUV trong nước, có thể khiến ASML mất vị thế độc quyền

Theo cập nhật mới nhất, dự án hiện đang được thử nghiệm tại cơ sở Đông Quan của Huawei, tận dụng công nghệ plasma phóng điện cảm ứng laser (LDP), đại diện cho một phương pháp tiếp cận có khả năng gây gián đoạn đối với việc tạo ra ánh sáng EUV. Hệ thống này dự kiến sẽ được sản xuất thử nghiệm vào Q3/2025, với mục tiêu sản xuất hàng loạt vào năm 2026, có khả năng định vị Trung Quốc để phá vỡ thế độc quyền kỹ thuật của ASML trong công nghệ quang khắc tiên tiến.

Phương pháp LDP được sử dụng trong hệ thống của Trung Quốc tạo ra bức xạ EUV 13.5 nm bằng cách làm bay hơi thiếc giữa các điện cực và chuyển đổi nó thành plasma thông qua quá trình phóng điện áp cao, trong đó các va chạm electron-ion tạo ra bước sóng cần thiết. Phương pháp này mang lại một số lợi thế kỹ thuật so với kỹ thuật plasma do laser tạo ra (LPP) của ASML, bao gồm kiến ​​trúc đơn giản hóa, diện tích chiếm dụng giảm, hiệu quả năng lượng được cải thiện và chi phí sản xuất có khả năng thấp hơn.

Nhìn chung, khi Mỹ áp đặt lệnh trừng phạt đối với các lô hàng EUV cho các công ty Trung Quốc, sự phát triển chất bán dẫn của Trung Quốc về cơ bản bị hạn chế vì các hệ thống quang khắc sóng cực tím sâu (DUV) tiêu chuẩn sử dụng bước sóng 248 nm (KrF) và 193 nm (ArF) để tạo mẫu bán dẫn, với công nghệ nhúng 193 nm đại diện cho kỹ thuật sản xuất tiền EUV tiên tiến nhất. Các bước sóng dài hơn này tương phản với bức xạ 13.5 nm của EUV, đòi hỏi nhiều kỹ thuật tạo mẫu để đạt được các nút tiên tiến.

Xem thêm: Khi Trung Quốc ngừng mua thiết bị của ASML