Trong một động thái đánh dấu bước ngoặt quan trọng đối với ngành công nghiệp bán dẫn của Nga, Trung tâm Công nghệ Nano Zelenograd ở Moscow đã chính thức thông báo vào ngày 24/3/2025 rằng họ đã hoàn thành việc phát triển máy quang khắc (photolithographer) đầu tiên của Nga với độ phân giải 350 nanomét. Thành tựu này đưa Nga gia nhập câu lạc bộ tinh tuyển gồm chưa đến 10 quốc gia trên thế giới có khả năng tự sản xuất thiết bị then chốt này cho ngành công nghiệp bán dẫn.
Thị trưởng Moscow Sergei Sobyanin đã không giấu được niềm tự hào khi thông báo về thành tựu này trên kênh Telegram của mình: "Trên toàn thế giới, có chưa đến 10 quốc gia có khả năng tạo ra thiết bị quan trọng này cho sản xuất chất bán dẫn. Giờ đây, Nga đã gia nhập nhóm này." Ông nhấn mạnh tầm quan trọng chiến lược của thành tựu này đối với nền công nghiệp công nghệ cao của Nga, đặc biệt trong bối cảnh các lệnh trừng phạt quốc tế đang diễn ra.
Khác với các cỗ máy quang khắc hiện tại dùng laser thể khí, máy quang khắc của Nga dùng công nghệ laser trạng thái rắn
Điểm đặc biệt đáng chú ý trong thiết kế của máy quang khắc Nga chính là việc sử dụng công nghệ laser trạng thái rắn thay vì laser khí như các thiết bị của nước ngoài. Theo các chuyên gia, laser trạng thái rắn có nhiều ưu điểm vượt trội như công suất mạnh hơn, hiệu quả năng lượng cao hơn, tuổi thọ dài hơn và phổ hẹp hơn. Cụ thể, laser trạng thái rắn có thể đạt hiệu suất quang học-quang học lên đến 20-30% khi được bơm bằng diode, trong khi các laser khí như CO₂ kém hiệu quả hơn với hiệu suất chỉ khoảng 10-15%.
Về bản chất, laser trạng thái rắn sử dụng một chất rắn được pha tạp (tinh thể hoặc thủy tinh) làm môi trường khuếch đại, khác biệt so với laser khí sử dụng môi trường khí. Có thể hình dung môi trường khuếch đại như "nhiên liệu" hoặc "động cơ" bên trong laser, nơi chuyển hóa năng lượng từ nguồn bên ngoài thành chùm tia mạnh mẽ, tập trung mà chúng ta thường liên tưởng đến khi nghĩ về laser. Đổi mới này không chỉ chứng tỏ khả năng sáng tạo của các kỹ sư Nga mà còn có thể mở ra con đường cho các ứng dụng mới trong công nghệ bán dẫn.
Trong lĩnh vực sản xuất máy quang khắc, hiện chỉ có một số ít quốc gia nắm giữ công nghệ này, bao gồm Hà Lan, Nhật Bản, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Nga và Thổ Nhĩ Kỳ. Trong số này, Hà Lan đang giữ vị trí dẫn đầu toàn cầu với công ty ASML, đơn vị độc quyền sản xuất các máy quang khắc EUV (Extreme Ultraviolet) có khả năng tạo ra các chip tiên tiến ở mức 7nm và nhỏ hơn. Trong khi đó, các quốc gia khác, bao gồm cả Nga, hiện tập trung vào công nghệ DUV (Deep Ultraviolet) với khả năng sản xuất chip ở mức 28nm trở lên.
Cỗ máy quang khắc chip của hãng ASML
Mặc dù máy quang khắc 350nm của Nga vẫn còn khoảng cách khá xa so với công nghệ tiên tiến nhất thế giới hiện nay, nhưng nó đánh dấu một bước tiến quan trọng về khả năng tự chủ công nghệ. Máy quang khắc đóng vai trò then chốt trong quy trình sản xuất vi mạch, là công cụ chính để tạo ra các mẫu thiết kế phức tạp của mạch tích hợp trên các tấm wafer silicon trong quá trình chế tạo chip. Không có máy quang khắc, việc sản xuất chip hiện đại là điều không thể thực hiện được.
Trong bối cảnh hiện tại, Nga đang đặt mục tiêu phát triển công nghệ bán dẫn nội địa với kế hoạch đạt mức 28nm vào năm 2027 và 14nm vào năm 2030 thông qua công ty Mikron, nhà sản xuất chip hàng đầu của Nga có trụ sở tại Zelenograd gần Moscow. Hiện tại, Mikron có khả năng sản xuất hàng loạt chip ở mức 90nm và đã đạt tiêu chuẩn quy trình 65nm vào năm 2020.
Đáng chú ý, Trung tâm Công nghệ Nano Zelenograd không dừng lại ở thành tựu hiện tại mà đang tiếp tục phát triển theo hợp đồng nhà nước thứ hai để tạo ra máy quang khắc với độ phân giải 130nm, dự kiến hoàn thành vào năm 2026. Điều này cho thấy quyết tâm của Nga trong việc thu hẹp khoảng cách với các cường quốc công nghệ khác và giảm phụ thuộc vào công nghệ nước ngoài.
Với thành tựu mới này, mặc dù còn khiêm tốn so với tiêu chuẩn toàn cầu hiện nay, Nga đã chứng minh rằng những bước đi ban đầu có thể dẫn đến những bước tiến lớn hơn trong tương lai. Trong bối cảnh địa chính trị phức tạp và các lệnh trừng phạt kinh tế, khả năng tự sản xuất máy quang khắc đại diện cho một thành tựu có ý nghĩa chiến lược sâu sắc đối với nền công nghiệp bán dẫn của Nga, mở ra triển vọng về một tương lai ít phụ thuộc hơn vào công nghệ nước ngoài.
