Bao giờ nước Nga tự chủ được chip?

Chế tạo chip – cuộc cạnh tranh công nghệ toàn cầu

Đối với các ngành công nghiệp hiện đại, chip đóng vai trò rất quan trọng. Đặc biệt, nó được thể hiện rất rõ trong giai đoạn đại dịch Covid-19 vừa qua. Do thiếu linh kiện điện tử, năm 2021, sản lượng ô tô trên toàn thế giới giảm một phần tư, do trước đó các nhà sản xuất chip tập trung cho các thiết bị gia dụng, máy tính, điện thoại và xe điện.

Đối với các ngành công nghiệp của Nga, sự thiếu hụt chip đặc biệt nghiêm trọng năm 2022, khi các nhà sản xuất chip nước ngoài lần lượt từ chối cung cấp. Sản xuất ô tô của Nga đã đình trệ trong vài tháng do thiếu bộ phận điều khiển phanh ABS (Anti – Lock Brake System) và túi khí. Tình hình được cải thiện phần nào với việc ra mắt sản xuất ABS trong nước tại thành phố Kaluga Itelma theo giấy phép của Trung Quốc. Nhưng phần khó nhất của sản phẩm, bộ não điện tử của bộ điều khiển, được làm sẵn từ Trung Quốc. Việc tạo ra một ABS của riêng mình sẽ cần hơn một năm và hơn một tỷ USD đầu tư. Nước Nga giờ đây buộc phải trả một cái giá như vậy cho hàng thập kỷ quên lãng của mình. Công nghiệp ô tô chỉ là một ví dụ trong vô số chuỗi sản xuất mà Nga buộc phải sử dụng chip và linh kiện nhập khẩu.

Tự chủ ngành công nghiệp vi điện tử phụ thuộc vào nhiều yếu tố, cả bên trong và bên ngoài. Các hạn chế đối với việc nhập khẩu công nghệ cao bán dẫn không chỉ nhằm riêng vào Nga mà còn có cả Trung Quốc. Công ty Hà Lan ASM Lithography, nơi sản xuất máy in thạch bản (máy chế tạo chip) tiên tiến nhất trên thế giới, đã bị Hoa Kỳ cấm bán sản phẩm cho Trung Quốc. Từ tháng 8/2022, Mỹ đã có đạo luật CHIPS, (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act) hay Luật kích thích sản xuất chất bán dẫn. Mục tiêu chính là chuyển một phần sản xuất vi mạch về Hoa Kỳ. Hiện tại, Mỹ sản xuất 70-75% chất bán dẫn tại Đài Loan (Trung Quốc). Đạo luật CHIPS có kế hoạch đầu tư 52 tỷ USD cho việc phát triển sản xuất tại Mỹ và hơn 24 tỷ USD cho các ưu đãi thuế liên quan.

Ngoài ra, Mỹ đang xem xét một lệnh cấm cung cấp cho Nga và Trung Quốc các bộ xử lý đồ họa tiên tiến từ Nvidia của Mỹ dùng để chế tạo siêu máy tính. Theo tính toán của Mỹ, nó sẽ làm chậm đà phát triển công nghệ trí tuệ nhân tạo của hai đối thủ này. Tháng 3/2023, Đạo luật CHIPS còn siết chặt hơn đối với Trung Quốc. Một lệnh cấm đã được ban hành đối với các khoản đầu tư vào sản xuất chip có cấu trúc liên kết nhỏ hơn 28 nanomet tại Trung Quốc. Để đáp trả và nhằm bảo vệ an ninh và lợi ích quốc gia, Bắc Kinh đã áp đặt các biện pháp kiểm soát xuất khẩu đối với các kim loại gali và germanium, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất vi điện tử, bắt đầu từ 1 tháng 8 năm nay. Trung Quốc hiện sản xuất khoảng 80% lượng gali và 60 % germanium của thế giới.

Bài học của các nước cố gắng tự chủ chip

Vào năm 2015, Chính phủ Trung Quốc đã công bố khái niệm “Made in China 2025”, theo đó đến năm 2025, nước này sẽ tự đáp ứng hơn 70% nhu cầu bán dẫn trong nước. Nhưng vào năm 2022, con số đó chỉ là 16%. Dự án chưa thành công dù Trung Quốc ở “vị trí” thuận lợi hơn nhiều so với Nga bây giờ.

Đối với Ấn Độ, một nước có trình độ công nghệ thông tin khá cao cũng rất khó khăn khi dự định xây dựng công nghệ chip cho riêng mình. Để tổ chức sản xuất vi mạch trong nước Ấn Độ đã mời Foxconn của Đài Loan (Trung Quốc). Lúc đầu, họ nhắm đến định mức loại chip chế tạo là 28 nm, về sau hạ xuống 40 nm, nhưng kết quả là Đài Loan (Trung Quốc) đã rời bỏ dự án. Có thể rất nhiều lý do, nhưng lý do chính là ở Ấn Độ không thể tìm được đội ngũ kỹ thuật có trình độ cao để sản xuất.

Nga không có ý định đứng ngoài cuộc chiến thế giới về chip, cho dù khá muộn. Hiện tại, Nga có thể sản xuất chip có cấu trúc liên kết ít nhất là 65 nm trở lên, trong khi TSMC của Đài Loan (Trung Quốc) đã làm chủ được 5 nm.

Một câu hỏi đặt ra là trong cuộc xung đột Nga-Ucraine hiện nay là vì sao Nga có thể phóng tên lửa và các vũ khí khác một cách vô tận như vậy. Câu trả lời là chip cho tên lửa và các thiết bị quân sự khác có thể được chế tạo có cấu trúc liên kết 100-150nm, loại Nga có thể chủ động được. Nga sản xuất chip 65nm độc quyền trên thiết bị nhập khẩu đã được nhượng quyền trước đó, loại Nikon và ASM Lithography đã qua sử dụng.

Liên quan đến các dự án sản xuất chip dân dụng, Nga đã thực hiện một số bước đi đầu tiên. Nhà máy sản xuất chip cấu trúc liên kết 28 nanomet đang được xây dựng ở Zelenograd và Mikron đã nhận được khoản vay 7 tỷ rúp (khoảng gần 100 triệu USD) để mở rộng sản xuất. Ngoài ra, Trung tâm Công nghệ nano Zelenograd đang phát triển gói thầu trị giá 5,7 tỷ (70 triệu USD) cho máy in thạch bản 130 nm. Gần một tỷ rúp đã được phân bổ cho trung tâm chế tạo cỗ máy có cấu trúc liên kết 350 nm. Công nghệ rõ ràng đã cũ nhưng chúng hoàn toàn được chế tạo trong nước. Năm tỷ rúp được phân bổ để xây dựng một mạng lưới địa điểm thử nghiệm nhằm sản xuất các loại chip đã phát triển như tại Viện Công nghệ Điện tử Moscow, ở St. Petersburg và các thành phố khác của Nga.

Nhưng tiền chưa phải là tất cả. Khó khăn đối với chương trình tự chủ về chip không chỉ giới hạn ở mức độ phức tạp của sản phẩm mà còn ở những vấn đề khác. Đầu tiên là sự thiếu hụt đội ngũ kỹ sư. Có thể phân bổ hàng trăm tỷ rúp cho các chương trình ưu tiên, nhưng không thể tìm được các chuyên gia có trình độ cao. Việc tạo ra chất bán dẫn đẳng cấp thế giới đòi hỏi công sức của hàng trăm, nếu không muốn nói là hàng nghìn kỹ sư và các nhà khoa học. Và không phải từ một viện hay một công ty thiết kế, mà từ cả một tập đoàn. Theo báo Kommersant, vào tháng 7/2023, 42% các cơ sở công nghiệp của Nga gặp phải tình trạng thiếu hụt nhân công. Công ty Kronstadt, nhà máy sản xuất máy bay không người lái có tiếng, không thể tìm được nhân công trong chín chuyên ngành cùng một lúc, trong đó những người chủ chốt là kỹ sư vận hành và thử nghiệm, kỹ sư quy trình, thợ lắp ráp máy bay và thợ lắp đặt thiết bị điện máy bay. Vấn đề này hiện có thể còn trở nên tồi tệ hơn. Vì vậy, câu hỏi đặt ra là lấy công nhân ở đâu cho các nhà máy sản xuất vi mạch trong tương lai.

Tiếp đến là bài toán chuyển kết quả từ phòng thí nghiệm đến sản xuất hàng loạt. Lấy một ví dụ, Viện Vật lý Vi cấu trúc của Viện Hàn lâm Khoa học Nga đã nghiên cứu khá thành công về máy in thạch bản EUV từ lâu. Đây là những cỗ máy hiện đại hoạt động dựa trên tia X quang và có khả năng chế tạo chip có cấu trúc 10 nm trở xuống. Năm 2019, chuyên gia trưởng của Viện, Viện sỹ danh dự Nikolai Salashchenko cho biết Nga đang nghiên cứu chế tạo mẫu máy in thạch bản rẻ hơn mười lần so với những thiết bị nước ngoài hiện có và hy vọng rằng cỗ máy này có thể hoàn thiện sau năm đến sáu năm nữa. Nó sẽ là một cỗ máy rất được trông đợi để tạo ra các con chip siêu nhỏ và có thể sản xuất quy mô nhỏ.

Thật tham vọng, nhưng trên thực tế, sau gần 5 năm trôi qua vẫn chưa có tin tức gì về công nghệ đột phá in thạch bản. Ngay cả khi các nhà khoa học tạo ra thiết bị mẫu này thì còn phải xây dựng quy trình sản xuất rồi tiếp đó là xây dựng nhà máy. Về lý thuyết, Nga có thể phát triển một máy in thạch bản mẫu một cách hoàn hảo, tốt hơn bất kỳ sản phẩm nào của Nikon và ASM Lithography, nhưng lại thất bại khi sản xuất lớn đại trà. Điều này không hiếm từ thời Xô viết và vẫn còn là vấn đề ngày hôm nay.