Startup bán dẫn Trung Quốc Yuanjiyuey vừa công bố dây chuyền thử nghiệm 8 inch dành cho bán dẫn 2D, đồng thời đặt mục tiêu đến năm 2029 phát triển chip đạt mức hiệu năng tương đương 5 nm mà không cần đến thiết bị quang khắc EUV.

Theo South China Morning Post ngày 11/7, công ty có trụ sở tại Thượng Hải đã thông báo trên tài khoản WeChat hôm 10/7 về kế hoạch xây dựng dây chuyền thử nghiệm này. Yuanjiyuey cho biết hệ thống sẽ bao phủ toàn bộ quy trình, từ chuẩn bị vật liệu 2D đến tích hợp chip và tape-out, đồng thời khẳng định đây là dây chuyền 8 inch đầu tiên trên thế giới dành cho bán dẫn 2D.

Động thái trên cho thấy nỗ lực đẩy nhanh công nghiệp hóa một thế hệ công nghệ bán dẫn mới, trong bối cảnh Trung Quốc gặp khó khăn trong tiếp cận máy EUV do các biện pháp kiểm soát xuất khẩu thiết bị bán dẫn tiên tiến của Mỹ.

Theo Yuanjiyuey, việc triển khai dây chuyền mới cho thấy công nghệ bán dẫn 2D đã bắt đầu rời khỏi giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm để chuyển sang giai đoạn xác minh kỹ thuật và chuẩn bị cho sản xuất công nghiệp. Công ty đánh giá đây là một cột mốc quan trọng trong lộ trình tự chủ công nghệ lõi của ngành bán dẫn Trung Quốc.

Ngành bán dẫn toàn cầu hiện cũng đang tìm kiếm những cấu trúc mới có thể thay thế hoặc bổ trợ cho chip nền silicon, khi quá trình thu nhỏ tiến trình ngày càng chạm trần vật lý và kéo theo chi phí sản xuất tăng mạnh. Trong bối cảnh đó, bán dẫn 2D nổi lên như một trong những hướng công nghệ thế hệ tiếp theo được quan tâm.

Yuanjiyuey cũng công bố lộ trình thương mại hóa. Chủ tịch Bao Wenzhong cho biết công ty đặt mục tiêu trong năm nay xây dựng quy trình sản xuất có mức tương đương tiến trình 90 nm trên nền silicon hiện nay. Xa hơn, doanh nghiệp hướng đến việc hoàn thiện quy trình hoàn toàn nội địa để đạt mức hiệu năng tương đương 5 nm vào năm 2029 mà không cần thiết bị EUV.

Bán dẫn 2D sử dụng các vật liệu có độ dày ở cấp độ nguyên tử. Theo đánh giá của công ty, đặc tính này giúp tạo ra transistor nhỏ hơn so với công nghệ bán dẫn dựa trên silicon, đồng thời cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.

Bao Wenzhong cho rằng nhờ độ mỏng rất cao của vật liệu 2D, linh kiện có thể tiếp tục thu nhỏ mà không phải áp dụng các cấu trúc transistor quá phức tạp. Ông cũng cho biết đặc tính dòng rò rất thấp có thể giúp giảm mạnh điện năng tiêu thụ. Nếu kết hợp với công nghệ xếp chồng 3D, hướng đi này còn có thể hỗ trợ tăng mật độ tích hợp bộ nhớ.

Dòng rò là một trong những vấn đề điển hình khi chip silicon tiếp tục thu nhỏ. Ngay cả khi transistor ở trạng thái tắt, dòng điện vẫn có thể rò qua, làm tăng mức tiêu thụ điện và nhiệt lượng phát sinh.

Yuanjiyuey kỳ vọng bán dẫn 2D có thể trở thành một phương án vượt qua những giới hạn này.

Giới chức Trung Quốc cũng đánh giá cao tiềm năng của hướng phát triển nói trên. Tại sự kiện công bố dây chuyền, Pan Hao, quan chức phụ trách lĩnh vực vật liệu tiên tiến thuộc Ủy ban Khoa học và Công nghệ Thành phố Thượng Hải, nhận định bán dẫn 2D là một trong những công nghệ hứa hẹn nhất cho thế hệ chip tiếp theo, trong bối cảnh cạnh tranh toàn cầu ngày càng gay gắt.

Dù vậy, con đường thương mại hóa vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Theo đánh giá của ngành, nếu không đồng thời hình thành chuỗi cung ứng hoàn chỉnh trải rộng từ vật liệu, thiết bị, thiết kế, sản xuất đến kiểm thử, một doanh nghiệp đơn lẻ sẽ khó có thể đưa công nghệ này ra thị trường.

Với đặc thù của ngành bán dẫn là phải song song xác minh quy trình và xây dựng hệ sinh thái, khả năng lộ trình năm 2029 của Yuanjiyuey có thể chuyển hóa thành năng lực sản xuất hàng loạt thực tế hay không sẽ là vấn đề cần tiếp tục theo dõi.