CHIP BÁN DẪN VŨ KHÍ CỦA SỰ PHỤ THUỘC.

Đỗ Ngọc Minh

CHIP BÁN DẪN VŨ KHÍ CỦA SỰ PHỤ THUỘC.

Trong thời đại ngày nay một doanh nghiệp hay thậm chí một quốc gia cũng không thể một mình làm hết mọi thứ.

Rõ ràng trong cuộc chiến giữa Mỹ và TQ cũng vậy; Mỹ cáo buộc TQ trong những điều thuộc về bản quyền, về công nghệ mà TQ đã sử dụng “trái phép” để “ép” mong muốn bành trướng của TQ. Một trong những vũ khí của Mỹ là gì? – chính là nền công nghệ sản xuất CHIP.

Không đơn giản như người dùng nghĩ – rằng “Chip” chỉ là 1 linh kiện điện tử và có thể sản xuất hay thậm chí quốc gia nào cũng có thể làm được.

Vậy Chip là gì? Tại sao nó lại quan trọng và là “vũ khí” để TQ lâm vào hoàn cảnh khó khăn đến như vậy?

Vi mạch (tiếng Anh: microchip) hay vi mạch tích hợp, hoặc mạch tích hợp (tiếng Anh: integrated circuit, gọi tắt IC, còn gọi là chip theo thuật ngữ tiếng Anh) là tập các mạch điện chứa các linh kiện bán dẫn (như transistor) và linh kiện điện tử thụ động (như điện trở) được kết nối với nhau, để thực hiện được một chức năng xác định. Tức là mạch tích hợp được thiết kế để đảm nhiệm một chức năng như một linh kiện phức hợp.

Các linh kiện kích thước cỡ micrometre (hoặc nhỏ hơn) chế tạo bởi công nghệ silicon.

Mạch tích hợp giúp giảm kích thước của mạch điện đi rất nhiều, bên cạnh đó là độ chính xác tăng lên. IC là một phần rất quan trọng của các mạch logic. Có hai loại IC chính gồm lập trình được và cố định chức năng, không lập trình được. Mỗi IC có tính chất riêng về nhiệt độ, điện thế giới hạn, công suất làm việc, được ghi trong bảng thông tin (datasheet) của nhà sản xuất.

Hay nói cách khác trong tất cả các thiết bị điện tử đều được điều khiển bởi các thiết bị chip nó được tích hợp trong CPU, trong RAM và trong các board mạch chủ, trong cả các thiết bị lưu trữ nữa.

Không nghi ngờ gì nữa chip chính là “bộ não” của sự sống trong thế giới điện tử.

Vậy chúng ta cùng phân tích tiếp nhé

Trong các thiết bị hiện nay cuộc chạy đua về “bước sóng” tức là bước sóng càng nhỏ, chip càng tinh vi thì tốc độ xử lý ngày càng tăng và điện năng tiêu thụ càng thấp. Điều này dễ dàng nhận thấy ở các “đời” vi xử lý của máy tính và điện thoại; cái mà ngôn ngữ thông thường gọi là bộ xử lý mạnh.

Để làm được chuyện này trông thì đơn giản nhưng để thực hiện được là một “bước” rất gian truân nó phụ thuộc vào nhiều thứ - nhiều quốc gia:

Này nhé:

Những thiết bị phức tạp cùng quy trình nghiêm ngặt.

Tình trạng khan hiếm chip toàn cầu khiến giá cả nhiều thiết bị leo thang chóng mặt, người dùng cũng khó lòng mua được sản phẩm theo ý muốn. Điều này khó có thể được giải quyết trong ngắn hạn, bởi sản xuất chip bán dẫn là quy trình rất phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao và môi trường cực sạch, bên cạnh dàn thiết bị đắt tiền và tiêu tốn nhiều thời gian.

Trong ảnh là nhà máy chế tạo chip của GlobalFoundries tại Mỹ.

Các bản mạch được sản xuất tại GlobalFoundries. Nhà máy này cần trung bình ba tháng để biến tấm silicon phẳng thành chip với nhiều lớp mạch bán dẫn. Giới chuyên gia nhận định khả năng chấm dứt vấn nạn thiếu chip là rất khó khăn, bởi cần nhiều năm xây dựng và vận hành những nhà máy mới.

Một hạt bụi nhỏ cũng có thể làm hư hại chip. Trước khi vào khu sản xuất, công nhân phải mặc đầy đủ đồ bảo hộ với kính che mặt, lưới bọc tóc, khẩu trang, găng tay, ủng, đồ kín thân và mũ trùm đầu.

Bên trong khu chế tạo chip, không khí di chuyển từ trên trần xuống sàn liên tục, thông qua những ống thông gió nhằm bảo đảm không có bụi lơ lửng.

Chip bán dẫn bắt đầu từ khối tinh thể silicon hình trụ, được cắt gọn thành từng tấm wafer mỏng và tráng lớp vật liệu nhạy sáng, sau đó liên tục được phơi trước những tia sáng có tạo hình nhất định.

Chip hiện đại rất phức tạp nên không thể chế tạo thủ công. Công nhân có trách nhiệm vận hành và bảo đảm hoạt động của máy móc, không trực tiếp tham gia sản xuất chip.

Mạch điện và linh kiện được in lên bề mặt cảm quang của tấm silicon bằng cách chiếu tia sáng về phía tấm nền silicon (wafer) qua một đĩa thủy tinh được vẽ sẵn sơ đồ. Quá trình này được gọi là quang khắc.

Những phần không tiếp xúc ánh sáng được loại bỏ bằng chất hóa học để tạo mạch điện tử. Mỗi đĩa thủy tinh có thể in một lớp mạch lên wafer, một số chip cần tới 70 lớp mạch. Các wafer sau đó được cắt để tạo ra những chip riêng lẻ.

Công nhân kiểm tra bề mặt một tấm wafer để tìm khiếm khuyết. Quá trình này giúp xác định mạch in trên wafer trùng khớp với thiết kế của nhà sản xuất.

Trên trần nhà máy là hệ thống vận chuyển linh kiện tự động, có khả năng di chuyển các hộp chứa wafer giữa từng giai đoạn sản xuất. Điều này giúp hạn chế tác động từ con người và tận dụng tối đa không gian nhà máy.

Hóa chất và hệ thống phân phối dung dịch không đòi hỏi quy trình sạch như chế tạo chip được đặt dưới sàn nhà máy, kết nối với thiết bị bên trên qua mạng lưới ống dẫn.

Một tấm wafer sau quá trình in mạch, sẵn sàng được cắt thành từng chip riêng lẻ. Chúng sẽ được lắp đặt trong nhiều thiết bị điện tử của khách hàng.

CÒN GÌ NỮA?

Các máy laser để gắn các chip trên board mạch được sản xuất từ Đức – và máy này là sự kết hợp của hàng trăm ngàn linh kiện với công nghệ cao (cụ thể là 457.329 bộ phận).

Máy in thạch bản ASML do Hà Lan nắm giữ.

Rồi còn gì nữa: phần mềm EDA của Mỹ, đây là phần mềm điều khiển chip.

Còn nữa câu chuyện sản xuất chip là cả một chuỗi – trong đó được gắn với nhau bởi nhiều mắt xích, chỉ cần 1 mặt xích không hoạt động sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ chuỗi cung ứng.

Trong sản xuất chip có 3 chất hóa học quan trọng là:

-         Hydro fluoride một loại chất hóa học có độ tinh khiết cao

-         Photoresist – hay còn gọi là chất cản quang.

-         Fluorinated Polyimides là loại nhựa tổng hợp được dùng làm chất nền trong các màn hình OLED dẻo.

3 loại hóa chất này được sản xuất bởi Nhật Bản (có thể kham khảo bài viết “căng thẳng giữa Hàn Quốc - Nhật Bản và tác động lên ngành công nghệ trị giá hàng chục tỷ USD giữa đôi bên” - Dù chỉ có giá trị xuất khẩu nhỏ, nhưng các loại vật liệu này của Nhật Bản có thể làm rung chuyển cả ngành công nghệ trị giá hàng chục tỷ USD của Hàn Quốc.

Điều này cho thấy TQ có thể “chiếm” một nhà máy sản xuất nào đó – có được nhân lực tay nghề cao để sản xuất nhưng …bản quyền và chuỗi cung ứng, các nguyên vật liệu và cả máy in thạch bản, máy laser và phần mềm điều khiển nữa.

Việc TQ có được hết tất cả những yếu tố trên là không khả thi.

Còn gì nữa không?

TQ có thể bắt tay vào tự nghiên cứu, tự làm … tất nhiên đó là trên lý thuyết. Sở hữu được nguồn nhân lực dồi dào, có thể mua nguyên liệu thô, có thể nghiên cứu chế tạo bằng cách “mô phỏng” hay kiểu như tháo tung hết tất cả để xem nó thế nào rồi sau đó … tìm cách sản xuất. Oh thế thì mất bao nhiêu năm để thực hiện được điều này?

Rồi giả dụ anh ta làm được chuyện này trong ròng rã 3 năm – 10 năm thì sao?

è     Thì trong 3 năm 10 năm đó người ta đã đi rất xa, và công nghệ đã biến đổi gấp 10 – 30 năm. Tức là anh luôn chậm hơn thế giới 10 đến 30 năm về CÔNG NGHỆ.

è     Như vậy anh sản xuất ra sản phẩm CHIP nhưng bị lạc hậu so với thế giới hơn 10 năm – sản phẩm của anh từ điện thoại, các thiết bị điện tử cũng chậm hơn chừng ấy năm thì …bán cho NỘI ĐỊA bắt phải dùng chứ sao.

è     Chưa kể vấn đề bảo mật – CHIP  vốn nhạy cảm, sản phẩm này liệu có mở BACK DOOR – một đoạn mã cho phép thu thập dữ liệu – hay chạy ngầm để mở cửa cho các ý đồ xâm nhập vào thiết bị hay không? Ai đảm bảo chuyện này nếu 1 mình 1 chợ?