Trong khi cả ngành bán dẫn đang dõi theo bước tiến của High-NA EUV – công nghệ quang khắc tiên tiến hứa hẹn tạo nên cuộc cách mạng trong sản xuất chip. TSMC lại chọn một hướng đi khác: tiếp tục khai thác tối đa tiềm năng của Low-NA EUV. Chiến lược này không chỉ phản ánh sự tự tin vào năng lực kỹ thuật nội tại mà còn thể hiện tư duy khôn ngoan trong đầu tư – đặc trưng của nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới. Hãy cùng ICTC – IC Training Center Vietnam tìm hiểu tại sao TSMC lại đưa ra chiến lược này nhé.
Về mặt kỹ thuật, EUV (Extreme Ultraviolet Lithography) là công nghệ quang khắc tiên tiến sử dụng bước sóng cực ngắn 13.5nm để in các mẫu siêu nhỏ lên silicon. Tuy nhiên, hệ số khẩu độ số (Numerical Aperture – NA) của hệ thống ống kính sẽ quyết định độ phân giải thực tế. Các hệ thống EUV hiện tại, gọi là Low-NA EUV, có NA khoảng 0.33, giới hạn độ phân giải thực tế ở mức ~13nm, buộc các hãng phải sử dụng kỹ thuật multi-patterning (phơi sáng nhiều lần) để đạt được cấu trúc nhỏ hơn, phức tạp và tốn thời gian.
High-NA EUV, với NA tăng lên 0.55, cho phép độ phân giải xuống khoảng 8nm, giảm đáng kể số lớp multi-patterning, giúp quy trình đơn giản hơn, tăng năng suất và độ chính xác. Tuy nhiên, đổi lại là chi phí rất lớn: mỗi máy High-NA EUV có thể lên tới 400 triệu USD, gần gấp ba lần máy Low-NA EUV (~150 triệu USD), chưa kể hạ tầng nhà máy và hệ thống quang học phức tạp hơn rất nhiều. Ngoài ra, đây vẫn là công nghệ mới, đầy rủi ro vận hành và chưa được triển khai quy mô lớn.
Tại hội thảo công nghệ gần đây, ông Kevin Zhang, Phó Chủ tịch Điều hành của TSMC đã tái khẳng định rằng hai công nghệ mũi nhọn sắp tới là A16 (1.6nm) và A14 (1.4nm) sẽ không cần đến sự hỗ trợ của hệ thống High-NA EUV trị giá hơn 400 triệu USD mỗi chiếc. Thay vào đó, đội ngũ kỹ thuật của hãng đã và đang tối ưu hóa các công cụ Low-NA EUV (chỉ có độ phân giải 13.5nm) để duy trì khả năng sản xuất chip tiên tiến mà vẫn kiểm soát tốt chi phí và năng suất. Đây là minh chứng rõ ràng cho triết lý “đổi mới trong giới hạn” mà TSMC đang theo đuổi.
Công nghệ A14, được dự kiến sản xuất đại trà vào năm 2028, là một minh chứng tiêu biểu. Với kiến trúc transistor nanosheet GAA thế hệ thứ hai và thiết kế ô tiêu chuẩn mới, A14 đem lại hiệu suất cao hơn 15% hoặc tiết kiệm tới 30% công suất so với thế hệ N2, mà không cần đến công cụ High-NA. Hơn nữa, mật độ transistor tăng lên đến 23% ở vùng logic, giúp A14 đạt được bước nhảy tương đương khi chuyển từ 3nm sang 2nm.
Tuy vậy, lựa chọn không dùng High-NA không đồng nghĩa TSMC phủ nhận giá trị của công nghệ này. Có vẻ họ chỉ đang thận trọng “chờ thời điểm tối ưu” để ứng dụng, khi công nghệ đã ổn định và lợi nhuận đầu tư (ROI) đạt mức cao. Việc tiếp tục phụ thuộc vào Low-NA có thể làm quy trình phức tạp hơn, kéo dài thời gian sản xuất, tăng nguy cơ lỗi nếu yield không được kiểm soát tốt.
Trong khi đó, đối thủ lớn như Intel lại chọn chiến lược “công nghệ dẫn đầu”, dự kiến áp dụng High-NA cho 14A từ 2027-2028 để giảm số lớp patterning và đơn giản hóa quy trình. Điều này có thể rút ngắn thời gian sản xuất chip, nhưng cũng kéo theo rủi ro lớn do công nghệ còn mới và chưa ổn định. Sự đối lập giữa hai chiến lược phản ánh sự khác biệt sâu sắc giữa mô hình sản xuất chuyên biệt của TSMC và mô hình IDM tích hợp của Intel.
TSMC đang chứng minh rằng: không cần chạy theo công nghệ mới nhất một cách vội vã để trở thành người dẫn đầu. Họ chọn cách khai thác triệt để những thứ có trong tay hiện tại, tối ưu hóa quy trình và tập trung vào hiệu suất – điều mà các khách hàng lớn như Apple, Nvidia, và AMD rất coi trọng. Thêm vào đó, việc trì hoãn High-NA còn giúp họ linh hoạt trong triển khai nhà máy mới tại Đức, Nhật Bản và Arizona – nơi chi phí đầu tư sẽ là yếu tố then chốt.
Trong tương lai, khi High-NA EUV đạt độ trưởng thành cần thiết, nhiều khả năng TSMC sẽ tích hợp công nghệ này ở các nút sau A14 SPR hoặc A12, nhưng không vì thế mà họ bỏ lỡ cơ hội đổi mới. Ngược lại, họ đang chuẩn bị cơ sở hạ tầng và năng lực nội tại để sẵn sàng bứt phá bất cứ lúc nào. Sự khéo léo trong cân bằng giữa đổi mới kỹ thuật và hiệu quả kinh tế có lẽ chính là lý do vì sao TSMC vẫn giữ vững vị trí dẫn đầu, dù luôn đi trước với bước chân không vội vã.
