Theo Định luật Moore, cứ sau khoảng hai năm, số lượng bóng bán dẫn trên một vi mạch lại tăng gấp đôi. Quy luật này đã đúng suốt hơn nửa thế kỷ, nhưng không ít chuyên gia cho rằng, không thể kéo dài vô hạn. Sẽ đến lúc các bóng bán dẫn không thể thu nhỏ, ít nhất là trên nền silicon, vật liệu đã làm nên nền tảng của ngành vi mạch từ thuở sơ khai.
Theo phân tích được tờ Wall Street Journal dẫn lại, công nghệ sẽ đưa ngành chip đến giới hạn chính là quang khắc. Trong nhiếp ảnh, đây là kỹ thuật để ánh sáng đi qua phim âm bản rồi chiếu lên giấy phủ lớp hóa chất nhạy sáng để tạo hình ảnh.
Còn chế tạo chip, “hình ảnh” đó được tạo ra với độ chính xác ở cấp độ nguyên tử. Một nguồn sáng có bước sóng cực ngắn (nằm giữa vùng tử ngoại và tia X) được chiếu qua mặt nạ mang hình dạng mạch điện, rồi in xuống tấm wafer silicon. Trên bề mặt wafer, một lớp vật liệu gọi là chất cản quang phản ứng với ánh sáng để hoa văn được khắc trên silicon.
Các hệ thống quang khắc tiên tiến nhất hiện nay đã đạt độ chính xác khoảng 10 nanomet. Mục tiêu tiếp theo là tiến xuống ngưỡng 5 nanomet. Còn nếu nhỏ hơn nữa, dòng điện trong chip có thể không còn được kiểm soát ổn định.
Bên cạnh đó, thách thức lớn nằm ở chỗ, nếu chùm sáng dùng để khắc mạch đạt độ chính xác ở cấp độ nguyên tử, thì vật liệu tiếp nhận ánh sáng cũng phải có cấu trúc chính xác tương đương. Chỉ một sai lệch cực nhỏ trong cấu trúc vật liệu cũng có thể làm “nhòe” hoa văn, ảnh hưởng đến toàn bộ cấu trúc vi mạch.
Ở ranh giới cuối cùng ấy, ngành bán dẫn không chỉ đối mặt với giới hạn kỹ thuật, mà còn đứng trước câu hỏi: khi silicon không còn có thể thu nhỏ thêm, động lực tăng trưởng nào sẽ thay thế vai trò lịch sử của Định luật Moore?
Từ những năm 1990, giới hóa học vật liệu đã phát triển một loại cấu trúc đặc biệt mang tên khung kim loại – hữu cơ (metal–organic framework, MOF).
Đây là một mạng tinh thể trong đó các nguyên tử kim loại giữ cố định các phân tử hữu cơ chứa carbon, tạo nên cấu trúc đan xen có độ trật tự gần như hoàn hảo. Một ưu điểm khác là MOF có thể được tạo ra từ nhiều tổ hợp kim loại và phân tử hữu cơ khác nhau, cho phép điều chỉnh tính chất theo nhu cầu.
Nhờ cấu trúc tinh thể trật tự ở quy mô cực nhỏ, MOF được đánh giá tiềm năng cho vai trò chất cản quang lớp vật liệu hóa học trên bề mặt silicon hấp thụ ánh sáng để tạo hoa văn bóng bán dẫn và các kết nối.
“Điều quan trọng nhất khi thiết kế chất cản quang là phải đảm bảo vật liệu có cấu trúc trật tự ở kích thước cực kỳ nhỏ”, Kayley Waltz, nghiên cứu sinh tại Đại học Johns Hopkins, cho biết.
Nhóm của cô, dưới sự hướng dẫn của các nhà khoa học Michael Tsapatsis và Howard Fairbrother, đã công bố nhiều nghiên cứu tiên phong về ứng dụng MOF trong chế tạo chip. Kayley Waltz thậm chí đã khắc hình chim giẻ cùi xanh, linh vật của trường, lên silicon bằng loại chất cản quang do nhóm phát triển.
Thành công này giúp cô có cơ hội làm việc tại Micron Technology, một trong những nhà sản xuất chip nhớ hàng đầu thế giới.
Tuy nhiên, để khai thác trọn vẹn độ chính xác ở cấp độ nguyên tử của loại chất cản quang mới này, bản thân chùm sáng dùng trong quá trình quang khắc cũng phải đạt độ sắc nét tương ứng.
Hiện nay, các dòng chip tiên tiến với kích thước đặc trưng khoảng 10 nanomet được sản xuất nhờ nguồn sáng tử ngoại cực sâu (EUV) từ những hệ thống do hãng ASML của Hà Lan chế tạo.
Mỗi chiếc máy có giá lên tới 400 triệu USD và kích thước tương đương một chiếc xe buýt. Đây là những thiết bị phức tạp bậc nhất trong ngành công nghiệp hiện đại, kết tinh của hàng chục năm nghiên cứu quang học, cơ khí chính xác và vật liệu tiên tiến.
Tuy nhiên, để tiếp tục thu nhỏ các chi tiết mạch xuống dưới ngưỡng hiện nay, ngành chế tạo chip có thể buộc phải tiến xa hơn nữa, đó là chuyển từ nguồn sáng tử ngoại cực sâu sang tia X có bước sóng ngắn hơn, cho phép khắc các cấu trúc tinh vi hơn.
Điều đó đồng nghĩa ASML và các công ty cùng ngành sẽ phải phát triển một thế hệ thiết bị hoàn toàn mới, với yêu cầu kỹ thuật khắt khe hơn và chi phí đầu tư còn lớn hơn hiện tại.
Dù vậy, theo Kaiying Wang, nhà nghiên cứu tại Đại học Đông Nam Na Uy, bất kỳ vật liệu nào muốn giành được vị thế trong sản xuất chip đều phải tương thích với hệ thống dây chuyền hiện hữu. Lý do rất rõ ràng: ngành công nghiệp này đã đầu tư hàng nghìn tỷ USD vào cơ sở hạ tầng, thiết bị và quy trình tiêu chuẩn hóa suốt nhiều thập kỷ.
Từ đầu năm, Foxconn đã bổ sung vốn gần 39,4 triệu USD hồi cuối tháng 1; 287,1 triệu USD vào tháng 3; 58,3 triệu USD giữa tháng 4, khoảng 62 triệu USD vào đầu tháng 8...
Ngày hội Khởi nghiệp đổi mới sáng tạo thành phố Đà Nẵng - SURF 2026 đã chính thức khai mạc vào sáng ngày 19/8, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc phát triển hệ sinh thái khởi nghiệp của thành phố...
Sau nhiều năm mở rộng năng lực sản xuất tại Việt Nam và Ấn Độ, Google được cho là đang chuẩn bị chuyển toàn bộ hoạt động sản xuất điện thoại, đồng hồ thông minh và tai nghe Pixel ra khỏi Trung Quốc...
Trong bối cảnh kinh tế tầm thấp (low-altitude economy) không còn chỉ được nhìn nhận như lĩnh vực chiến lược để khẳng định vị thế khoa học công nghệ, mà còn gắn với tăng trưởng kinh tế và bảo đảm quốc phòng an ninh, nhiều quốc gia đang nhanh chóng chuyển từ giai đoạn thử nghiệm công nghệ sang kiến tạo một hệ sinh thái hoàn chỉnh...
Theo tờ báo Nikkei Asia, sự phát triển của ngành bán dẫn đang làm thay đổi quỹ đạo kinh tế Đông Nam Á, đưa Việt Nam và Philippines tiến gần hơn tới mục tiêu gia nhập nhóm quốc gia có thu nhập cao...
Trong khuôn khổ Diễn đàn “Hoàn thiện chính sách tạo lợi thế cạnh tranh thúc đẩy phát triển năng lượng” do Tạp chí Kinh tế Việt Nam/VnEconomy tổ chức, các chuyên gia pháp lý và kinh tế đã đưa ra những góc nhìn sâu sắc về yêu cầu cải cách thể chế, trọng tâm là dự thảo Luật Dầu khí (sửa đổi).
Vừa hoàn thành các mốc tiến độ nhằm vượt lũ tiểu mãn trên sông Hồng, công trường dự án cầu Trần Hưng Đạo sẵn sàng bước vào hạng mục lắp dựng vòm thép trong những ngày tới.