Khi công ty ASML của Hà Lan bắt đầu bán các hệ thống quang khắc siêu cực tím EUV đầu tiên của mình vào năm 2017 - loại máy móc cực kỳ phức tạp được sử dụng để sản xuất các chip AI tiên tiến nhất, chính quyền Trump đã gây sức ép thành công lên chính phủ Hà Lan để ngăn công ty này bán các thiết bị đó cho bất kỳ doanh nghiệp nào ở Trung Quốc.
Dù đã sớm nhận ra EUV là "nút thắt cổ chai" quan trọng nhất để kiềm chế năng lực tính toán của Trung Quốc, các biện pháp kiểm soát thiết bị sản xuất bán dẫn mà Mỹ ban hành vào năm 2022 lại để lọt một lỗ hổng chí mạng: những chiếc máy quang khắc đời cũ DUV.
Cái khó ló cái khôn
Cho đến nay, tham vọng phát triển chip AI của Trung Quốc vẫn bị giới hạn bởi ba nút thắt quan trọng: sản xuất chip logic (chip CPU, chip GPU...); sản xuất bộ nhớ; và đóng gói các mô-đun tăng tốc tiên tiến (hay ghép nhiều con chip lại thành một sản phẩm hoàn chỉnh). Trong các điểm nghẽn này, việc sản xuất chip logic khó sao chép nhất.
Trung Quốc từ lâu đã coi chủ quyền bán dẫn là một ưu tiên chiến lược và đã theo đuổi mục tiêu nội địa hóa hệ sinh thái AI. Ảnh: Canva.
Để sản xuất một con chip logic hiện đại, đòi hỏi phải có một mạng lưới hàng trăm nhà cung hóa chất và vật liệu từ hàng chục quốc gia cũng như quy trình chế tạo chính xác ở cấp độ nanomet.
Quá trình sản xuất chip bắt đầu bằng công đoạn quang khắc - sử dụng ánh sáng để in các mẫu mạch điện lên các tấm wafer silicon (đĩa bán dẫn). Trong một máy EUV hiện đại, tia laser sẽ làm bốc hơi khoảng 50.000 giọt thiếc mỗi giây để tạo ra ánh sáng có bước sóng chính xác 13,5 nm - một bước sóng ngắn và mang năng lượng cao đến mức gần như mọi vật liệu đã biết đều hấp thụ nó.
Sau đó, chùm sáng này được phản xạ qua một chuỗi gương siêu chính xác để khắc các chi tiết cực nhỏ lên bề mặt tấm đĩa silicon. Mỗi hệ thống như vậy có giá từ 150 đến 400 triệu USD, chứa hơn 100.000 linh kiện và hiện chỉ có duy nhất một công ty trên thế giới có thể sản xuất và cung cấp cho thị trường, đó là ASML của Hà Lan.
Nếu không có máy quang khắc tiên tiến, Trung Quốc sẽ rất khó sản xuất các bộ xử lý AI hiện đại dù có sở hữu mọi công nghệ khác.
Tuy nhiên, EUV không phải là phương pháp duy nhất. Các hệ thống quang khắc tia cực tím bước sóng sâu DUV truyền thống - có giá thành rẻ hơn và phổ biến hơn - sử dụng thấu kính quang học thông thường để truyền ánh sáng có bước sóng dài hơn (193 nm) vẫn có khả năng sản xuất các thế hệ chip cũ với kích thước lớn.
Quan trọng là, các biện pháp kiểm soát hiện hành chỉ cấm xuất khẩu những hệ thống DUV tiên tiến nhất tới Trung Quốc còn những thiết bị đời cũ hơn vẫn có thể được phần lớn các doanh nghiệp Trung Quốc mua một cách hợp pháp.
Một cỗ máy quang khắc DUV của ASML. Nguồn: UCSB Nanofabrication Facility
Trung Quốc đã nhanh chóng tận dụng cơ hội vàng này để tìm cách nâng cấp các máy quang khắc DUV dạng nhúng (DUVi) - các hệ thống vốn được thiết kế cho chip 28 nm - để tạo ra những con chip nhỏ và mạnh hơn.
Kết hợp với kỹ thuật in đa mẫu (multipatterning), nhà sản xuất chip SMIC đã sản xuất và thương mại hóa thành công các dòng chip 7 nm vào năm 2022 mà không cần tới máy EUV. Các nhóm nghiên cứu Trung Quốc hiện cũng đang công khai tìm hiểu xem liệu kỹ thuật in đa mẫu bằng DUVi có thể tạo ra được chip 5 nm hay không.
Tất nhiên, phương pháp kiểu "cái khó ló cái khôn" này không thể giải quyết được toàn bộ vấn đề. "Quy trình in đa mẫu với máy DUVi làm giảm đáng kể tỷ lệ thành phẩm, khiến việc sản xuất chip chậm hơn và tốn kém hơn, đồng thời chưa thể đạt tới trình độ của các chip tiên tiến nhất do Mỹ và các đồng minh sản xuất", các nhà nghiên cứu tại Trung tâm vì Một nền an ninh mới của Mỹ (CNAS) cho biết.
Đối với hầu hết các công ty bán dẫn trên thế giới, mô hình kinh doanh "chi phí cao, sản lượng thấp" này rất khó được chấp nhận. Nhưng các công ty sản xuất chip theo hợp đồng của Trung Quốc như SMIC cùng những khách hàng lớn của họ như Huawei vẫn sẵn sàng chấp nhận các chi phí đánh đổi.
"Với Trung Quốc, vấn đề không chỉ là lợi nhuận mà mục tiêu quan trọng hơn cả là xây dựng năng lực sản xuất trong nước và giảm phụ thuộc vào nước ngoài", các nhà nghiên cứu Mỹ viết.
Tháng 4/2025, Huawei công bố bắt đầu nhận đơn đặt hàng cho dòng 910C, chip AI được đánh giá có hiệu năng ngang với dòng sản phẩm cao cấp của Nvidia. Ảnh: Huawei
Sức mạnh của số lượng
Nhưng tại sao Mỹ phải lo lắng khi Trung Quốc mới chỉ có thể sản xuất những con chip kém tiên tiến hơn?
Câu trả lời nằm ở chỗ sức mạnh tính toán không chỉ phụ thuộc vào chất lượng chip mà còn phụ thuộc vào số lượng chip.
"Trung Quốc có thể thu hẹp khoảng cách tính toán với Mỹ bằng cách triển khai số lượng lớn các chip kém tiên tiến hơn. Cách tiếp cận này tiêu tốn nhiều năng lượng hơn, nhưng đây không phải là vấn đề quá lớn đối với một quốc gia đang xây dựng các nguồn năng lượng mới với tốc độ nhanh gấp khoảng mười lần Mỹ", các nhà nghiên cứu tại CNAS phân tích.
Các máy quang khắc DUVi của Hà Lan mà Trung Quốc nhập khẩu với số lượng lớn hiện là nền tảng cốt lõi cho năng lực sản xuất chip của Huawei và hoàn toàn đủ khả năng để công ty này sản xuất số lượng lớn chip logic hiệu năng cao, ngay cả khi quy trình in đa mẫu gây ra tỷ lệ lỗi lớn.
Theo Viện Doanh nghiệp Mỹ, khi Huawei dần sử dụng hết lượng khuôn chip do TSMC sản xuất trước đây, vài trăm máy DUVi mà Trung Quốc đang sở hữu chắc chắn sẽ đủ khả năng đáp ứng mục tiêu sản xuất khoảng 1,6 triệu khuôn chip logic mà Huawei đặt ra cho năm 2026.
Thêm vào đó, chính sách hiện tại không chỉ cho phép Trung Quốc tiếp cận thiết bị sản xuất chip mà còn cả dịch vụ bảo trì sáu tháng một lần của ASML, giúp các thiết bị có thể được kéo dài tuổi thọ thêm 30 năm.
"Nếu Mỹ không nhanh chóng hành động để bịt lỗ hổng này, Trung Quốc sẽ thu hẹp khoảng cách trong lĩnh vực sản xuất chip logic với tốc độ nhanh hơn nhiều so với dự đoán của các nhà hoạch định chính sách", các nhà nghiên cứu tại Viện Doanh nghiệp Mỹ nhận định.
Cuộc cạnh tranh về lâu dài
Mỹ đã bắt đầu nhận thức được tính cấp bách của vấn đề. Cuối năm 2024, Bộ Thương mại Mỹ mở rộng việc kiểm soát các thiết bị và phần mềm có thể hỗ trợ kỹ thuật in đa mẫu. Tháng Tư năm nay, dự luật MATCH còn hướng đến cấm cả việc bán và bảo trì các hệ thống quang khắc DUVi cho quốc gia tỷ dân.
Tuy nhiên, nhiều chuyên gia cho rằng các biện pháp này khó có thể làm thay đổi mục tiêu tự chủ bán dẫn mà Trung Quốc đã theo đuổi suốt nhiều năm.
Trên thực tế, năm ngoái, công ty khởi nghiệp Yuliangsheng của Trung Quốc đã phát triển được một hệ thống DUVi dành cho các chip có khả năng xử lý AI và hiện đang được SMIC thử nghiệm. Hãng tin Reuters cũng cho biết các kỹ sư Trung Quốc từng làm việc ở ASML đã chế tạo được một nguyên mẫu hệ thống quang khắc EUV.
Đầu tháng Sáu năm nay, công ty khởi nghiệp Prinano cũng tuyên bố đã xác thực được khả năng sản xuất hàng loạt chip quang tử trên các tấm wafer silicon 8 inch mà không cần sử dụng đến công nghệ DUV.
Dù vậy, "việc hạn chế khả năng tiếp cận các thiết bị nước ngoài vẫn sẽ làm chậm tiến trình nội địa hóa của Trung Quốc", các nhà nghiên cứu nhận định. Nếu Trung Quốc bị cắt khỏi nguồn dịch vụ bảo trì định kỳ, đội máy DUVi của nước này sẽ nhanh chóng xuống cấp chỉ trong khoảng một năm, qua đó có thể giúp duy trì khoảng cách tính toán có lợi cho Mỹ và các đồng minh.
Đồng thời, "Trung Quốc sẽ buộc phải đánh đổi giữa việc duy trì hoạt động của các máy cũ và phát triển các hệ thống mới, đặc biệt trong bối cảnh nguồn nhân lực kỹ sư quang khắc trình độ cao vẫn còn hạn chế", theo các nhà nghiên cứu tại CNAS.
Để bịt kín "lỗ hổng DUV", các nhà nghiên cứu Mỹ cho rằng, cần kiểm soát xuất khẩu dựa trên năng lực thực tế của thiết bị thay vì mục đích sử dụng được khai báo, áp dụng nguyên tắc mặc định từ chối đối với giấy phép xuất khẩu sang Trung Quốc và hạn chế hoạt động bảo trì các máy DUVi tại nước này.
Dù những biện pháp trên có thể kéo theo tổn thất kinh tế và căng thẳng ngoại giao với đồng minh cũng như nguy cơ trả đũa từ Trung Quốc, "cái giá đó vẫn thấp hơn nguy cơ để Bắc Kinh thu hẹp khoảng cách công nghệ và làm suy yếu lợi thế của Mỹ trong cuộc đua trí tuệ nhân tạo", các nhà nghiên cứu nhận định.
Kim Dung tổng hợp
---
Tài liệu tham khảo:
The Lithography Loophole: How China Is Printing Its Way to Chip Self-Sufficiency. American Enterprise Institute. https://www.aei.org/research-products/report/the-lithography-loophole-how-china-is-printing-its-way-to-chip-self-sufficiency/
CNAS Insights | The Export Control Loophole Fueling China's Chip Production. Center for New American Security. https://www.cnas.org/publications/cnas-insights/cnas-insights-the-export-control-loophole-fueling-chinas-chip-production
China’s Chip Ambitions Run Into a Global Tech Wall. Wall Street Journal. https://www.wsj.com/world/china/chinas-chip-ambitions-run-into-a-global-tech-wall-669a1835
How China built its ‘Manhattan Project’ to rival the West in AI chips. Reuters. https://www.reuters.com/world/china/how-china-built-its-manhattan-project-rival-west-ai-chips-2025-12-17/
The $400 million machine powering the future of chipmaking. MIT Technology Review. https://www.technologyreview.com/2026/06/23/1138837/asml-400-million-dollar-machine-powering-future-of-chipmaking/
Chinese start-up claims nanoimprint tech can mass-produce optical chips without ASML gear. South Morning China Post. https://www.scmp.com/tech/tech-war/article/3356349/chinese-start-claims-nanoimprint-tech-can-mass-produce-optical-chips-without-asml-gear