Startup nhiệt hạch Helion vừa nhận 175 triệu USD từ Chính phủ liên bang Mỹ để phát triển chất bán dẫn cho nhà máy điện nhiệt hạch và mở rộng năng lực sản xuất trong nước. Khoản vốn này được kỳ vọng giúp công ty giảm tổn hao trong quá trình chuyển đổi điện năng, qua đó nâng hiệu suất phát điện nhiệt hạch và xây dựng chuỗi cung ứng bán dẫn công suất tại Mỹ.

Theo TechCrunch ngày 22/10 (giờ địa phương), Helion sẽ sử dụng nguồn vốn trên để đẩy mạnh nghiên cứu và phát triển và sản xuất các thiết bị bán dẫn công suất điện áp cao, hoạt động theo xung, phục vụ hệ thống nhiệt hạch. Khoản hỗ trợ được giải ngân trong ba năm theo CHIPS Act, chương trình nhằm mở rộng năng lực nghiên cứu và sản xuất của ngành bán dẫn Mỹ.

Theo Helion, mục tiêu trọng tâm của dự án là cắt giảm tổn hao điện năng. Công ty cho biết các thiết bị hiện nay làm thất thoát khoảng 5-10% lượng điện truyền qua. Đồng sáng lập kiêm CEO David Kirtley nói rằng nếu mức tổn hao này giảm một nửa, công suất đầu ra của hệ thống nhiệt hạch có thể tăng gấp đôi nhờ hiệu ứng cộng dồn trong toàn bộ hệ thống.

Helion đang đặt mục tiêu hoàn thiện nhà máy điện đầu tiên, mang tên Orion, vào năm 2028 để cung cấp điện cho Microsoft. Công ty cho biết khoản hỗ trợ lần này sẽ được dùng để xây dựng năng lực sản xuất tự động, cũng như đóng gói và thử nghiệm các mô-đun bán dẫn cho thiết bị nhiệt hạch.

Dù vậy, kết quả nghiên cứu lần này có thể chưa được đưa ngay vào giai đoạn vận hành đầu tiên của Orion. Theo David Kirtley, quá trình đàm phán hợp đồng liên bang có thể kéo dài vài tháng. Helion kỳ vọng khoản đầu tư sẽ giúp cải thiện hiệu suất cho các nhà máy trong tương lai, đồng thời nâng sức cạnh tranh trên thị trường điện.

Helion cũng dự kiến xây dựng nền tảng sản xuất tại Mỹ, với kế hoạch mở dây chuyền mới ở bang Washington. Theo công ty, đây sẽ là cơ sở đầu tiên tại Mỹ sản xuất một dòng chất bán dẫn nhất định, không chỉ phục vụ nhiệt hạch mà còn có thể ứng dụng trong sản xuất công nghiệp, xử lý nước thải, y tế và quốc phòng.

Công ty dự kiến chi hơn 100 triệu USD cho hoạt động R&D bán dẫn và công nghệ đóng gói tiên tiến tại bang Washington. Khoảng 80 triệu USD khác sẽ được triển khai cùng GlobalFoundries tại bang Vermont để phát triển thiết bị bán dẫn tiên tiến, thiết kế và quy trình sản xuất.

Về phía GlobalFoundries, doanh nghiệp này cũng được Chính phủ liên bang Mỹ cấp riêng hơn 80 triệu USD để nâng cấp năng lực sản xuất chất bán dẫn gallium nitride (GaN), vật liệu đang được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện tử công suất.

Ngoài vốn liên bang, Helion cho biết đã huy động thêm 50 triệu USD từ khu vực tư nhân nhưng không công bố danh tính nhà đầu tư. Tính cả đợt gọi vốn này, tổng số vốn huy động của công ty đã vượt 3,2 tỷ USD. Helion cho biết đây là mức huy động lớn thứ hai trong nhóm startup nhiệt hạch.

Hiệu quả của chất bán dẫn được Helion xem là yếu tố gắn chặt với cách tiếp cận phát điện nhiệt hạch của công ty. Trong khi phần lớn công nghệ phát điện hiện nay tạo hơi nước từ nhiệt để quay turbine, Helion đang phát triển phương án thu hồi trực tiếp năng lượng sinh ra từ phản ứng nhiệt hạch và chuyển đổi thẳng thành điện.

Theo Helion, cơ chế chuyển đổi trực tiếp này sử dụng từ trường để gia tốc và nén plasma, sau đó biến năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch thành điện thông qua nam châm và tụ điện. Trong quy trình đó, công nghệ bán dẫn giữ vai trò then chốt để truyền điện với tốc độ cao và thu hồi điện năng hiệu quả.

David Kirtley nhấn mạnh chất bán dẫn hiện đại là nền tảng cốt lõi để cấp điện cho hệ thống nhiệt hạch và thu hồi điện trở lại với hiệu suất cao. Theo ông, việc giảm tổn hao trong quá trình chuyển đổi điện năng sẽ cải thiện hiệu quả vận hành của toàn hệ thống.

Helion cho biết các chất bán dẫn công suất được phát triển và sản xuất trong dự án này còn có thể ứng dụng ở nhiều lĩnh vực ngoài nhiệt hạch. Nhu cầu lớn nhất hiện đến từ xe điện, bên cạnh khả năng mở rộng sang điện tử tiêu dùng và quốc phòng, dù quy mô công suất và yêu cầu đầu ra giữa các ngành là khác nhau.

Bill Freyenthoper, quan chức phụ trách đầu tư và đổi mới trong lĩnh vực bán dẫn của Bộ Thương mại Mỹ, cho rằng khoản hỗ trợ này sẽ thúc đẩy công nghệ chuyển đổi và cung cấp điện cho các lĩnh vực trọng yếu như công nghiệp quốc phòng, lưới điện truyền tải và sản xuất năng lượng tiên tiến.

Tuy nhiên, Helion cho biết ưu tiên của công ty vẫn là nguồn cung điện và an ninh năng lượng tại Mỹ, thay vì mở rộng sang quốc phòng. Theo doanh nghiệp, khoản đầu tư này là bước đi nhằm thúc đẩy thương mại hóa điện nhiệt hạch, đồng thời nâng hiệu suất thiết bị và xây dựng nền tảng sản xuất trong nước cho các chất bán dẫn cốt lõi.