Sự ‘bá đạo’ của TSMC

Nói thêm, một tấm reticle cho dây chuyền EUV có giá 300,000 USD. Và bạn có thể thấy, mỗi khi có hư hỏng gì thì giá trị sử dụng của tấm reticle sẽ giảm đi. Nếu tấm reticle ứng với bản vẽ 1 con chip, 1 hư hỏng bất kỳ đồng nghĩa tấm reticle này vứt đi. Nếu tấm reticle ứng với bản vẽ 5×5 con chip, 1 hư hỏng nằm ở 1 die chip có nghĩa vẫn có 24 con chip tốt dùng được. Nếu vệt bụi nằm đè lên 2 die chip liền kề thì bạn còn 23 con chip tốt và cứ thế.

Không khó để thấy được, nhà sản xuất chip (Intel, Samsung, TSMC…) sẽ rất không vui khi tấm reticle đắt đỏ kia nhanh chóng hư hỏng xuống cấp. Vì tuy fab sản xuất chip cực kỳ sạch, không có nghĩa là 100% không có hạt bụi nào. Thiết bị càng quay vòng nhanh thì rủi ro các hạt bụi sinh ra do ma sát cơ học càng nhiều. Thế nên, làm sao để reticle càng ít hỏng là mấu chốt để tăng sản lượng và giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi xuống. Yêu cầu cấp thiết của một màng bảo vệ reticle là vì vậy.

Tấm bảo vệ pellicle EUV của ASML

Quay lại 2019, lúc EUV mới được đưa vào sản xuất, lúc đó chưa tồn tại pellicle. Tại thời điểm đó, TSMC và Samsung “chỉ dám” dùng EUV cho các chip có kích thước nhỏ (dùng số lượng bù lỗi). Mãi tới tầm 2021, ASML mới ra mắt mẫu pellicle đầu tiên cho EUV. Cần nói rõ thêm rằng do kích thước mạch in càng nhỏ, bản thân tấm reticle lẫn pellicle cũng bị hạn chế về bề dày của chúng (lý do tại sao đắt đỏ). Vì nếu quá dày chúng sẽ gây ra các thay đổi quang học với chùm tia UV chiếu vào (mọi vật liệu khi có bức xạ chiếu tới sẽ xảy ra 3 quá trình – hấp thụ, phản xạ, tán xạ). Reticle cho EUV có bề dày chỉ khoảng 250-300 nm. Còn tấm pellicle của ASML chỉ dày 50 nm, có hệ số chuyển đổi chùm bức xạ đạt 90%, độ sai lệch 0.2% và phản xạ ngược 0.005% cho nguồn phát 400 W.

Tất nhiên, ASML không phải công ty duy nhất cung cấp pellicle. Chúng ta còn IMEC, Mitsu và một vài hãng nghiên cứu khác. Có điều TSMC không nói rõ họ đang dùng pellicle của ai (hoặc có thể là tự phát triển). Chỉ biết để đạt các con số hiện tại, công ty này đã tăng được tuổi thọ reticle lên tới 4 lần (so với 2019), giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi tới 80 lần. Hãng chỉ tiết lộ họ đã tối ưu thời gian lẫn công suất mỗi lần phơi sáng, cũng như là hàm lượng chất chặn quang sử dụng (photoresist).

So sánh sản lượng, tỷ lệ lỗi và tuổi thọ reticle do TSMC cung cấp

Lấy bối cảnh TSMC chỉ là công ty gia công, có thể hiểu tại sao họ không kể nhiều về bí mật làm ăn của mình. Dĩ nhiên không ai muốn các đối thủ sẽ nắm được bí kịp để đuổi kịp mình. Nhưng đây cũng là ví dụ cho thấy mối quan hệ biện chứng giữa công cụ sản xuất, lực lượng sản xuất mà Karl Marx từng nói. Mặc dù Intel và Samsung cũng mua được những hệ thống EUV không khác gì TSMC, nhưng tại sao 2 công ty trên (tính tới hiện tại) không thể đuổi kịp TSMC về quy mô cũng như sản lượng, vấn đề chốt lại ở trình độ của lực lượng sản xuất có thể khai thác được công cụ cao tới mức nào. Damage per second có thể cao nhưng hit rate hay critical strike thấp thì cũng không thực sự hiệu quả nhiều.

AnandTech