Công nghệ màng carbon lỏng giúp sản xuất chip 3D phức tạp

ASM International, nhà sản xuất thiết bị bán dẫn có trụ sở tại Hà Lan, vừa giới thiệu màng carbon lỏng XP8 Vertos hôm 22/9, mở thêm hướng xử lý cho chip thế hệ mới. Theo Interesting Engineering, đây là màng carbon lỏng đầu tiên trên thị trường, được tạo ra bằng công nghệ lắng đọng hơi hóa học nâng cao bằng plasma, còn gọi là PECVD. Điểm đáng chú ý nằm ở khả năng kết hợp lấp đầy khe hở và làm phẳng bề mặt trong cùng một hệ thống, thay vì phải chia thành nhiều công đoạn riêng biệt. Cách tiếp cận này giúp quy trình sản xuất chip trở nên gọn hơn, giảm chi phí vận hành và hạn chế nguy cơ phát sinh lỗi trong quá trình chế tạo. Lợi ích càng rõ khi các nhà sản xuất đang chuyển sang những thiết kế chip ba chiều phức tạp, nhằm tăng hiệu suất nhưng đồng thời tạo thêm nhiều thách thức xử lý vật liệu. Công nghệ XP8 Vertos có thể dùng cho cả thiết bị logic lẫn bộ nhớ, đồng thời đã được áp dụng trong hoạt động sản xuất khối lượng lớn. Màng carbon vốn không xa lạ với ngành bán dẫn, bởi các nhà sản xuất đã sử dụng loại vật liệu này trong hơn hai thập kỷ qua. Tuy nhiên, những màng carbon truyền thống phủ bám theo hình dạng cấu trúc bề mặt bên dưới, khiến chúng khó đáp ứng các thiết kế chip ba chiều ngày càng dày đặc. Khi lớp phủ tạo ra bề mặt không đồng đều, việc tiếp tục phủ thêm vật liệu thường không giải quyết triệt để vấn đề, thậm chí còn làm quy trình phức tạp hơn. Để điều chỉnh bề mặt về trạng thái phù hợp, nhà sản xuất vì thế phải bổ sung các bước xử lý cơ học hoặc hóa học sau công đoạn lắng đọng. Mỗi bước phát sinh không chỉ kéo dài thời gian sản xuất mà còn làm tăng chi phí thiết bị, nhân công, vật liệu, đồng thời mở rộng khả năng xuất hiện sai sót. ASM cho biết màng carbon lỏng Vertos được phát triển nhằm xử lý trực tiếp hạn chế này trong những cấu trúc chip có hình dạng rất phức tạp. Trong quá trình lắng đọng, vật liệu Vertos có thể chảy vào các chi tiết nhỏ bên trong cấu trúc chip, sau đó lấp đầy khoảng trống theo hướng từ dưới lên. Cùng lúc, màng carbon tự làm phẳng, tạo ra bề mặt mịn và đồng đều hơn để sẵn sàng chuyển sang công đoạn sản xuất tiếp theo. Khả năng này giúp quy trình giảm phụ thuộc vào một bước san phẳng riêng, vốn thường cần thiết khi sử dụng màng carbon truyền thống. Vật liệu mới cũng có thể lấp đầy những cấu trúc có tỷ lệ góc cạnh cao mà không tạo ra khoảng rỗng hoặc đường nối bên trong. Đây là đặc tính quan trọng đối với chip ba chiều, nơi các lớp vật liệu và chi tiết thiết bị được xếp chồng với mật độ ngày càng lớn. Ngoài khả năng lấp đầy, màng Vertos còn được giới thiệu với độ ổn định nhiệt cao hơn và khả năng lắng đọng chọn lọc theo từng vùng. Nếu loại bỏ được bước xử lý bổ sung, nhà sản xuất có thể rút ngắn quy trình, giảm mức tiêu thụ nguồn lực và hạn chế những lỗi phát sinh trong quá trình làm phẳng bề mặt. ASM đặt cơ sở nghiên cứu và phát triển tại bang Arizona, Mỹ, trong bối cảnh ngành bán dẫn đang liên tục tìm vật liệu mới cho các thiết kế phức tạp hơn. Màng carbon lỏng Vertos vì vậy được kỳ vọng mở đường cho những cấu trúc thiết bị mà các công nghệ màng carbon hiện nay chưa thể đáp ứng. Theo Taiwan News, Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn, viết tắt là SIA, ước tính thị trường bán dẫn toàn cầu sẽ đạt 1,5 nghìn tỷ USD trong năm 2026. John Neuffer, chủ tịch kiêm giám đốc điều hành SIA, nhận định doanh số tăng mạnh tại châu Mỹ, khu vực châu Á Thái Bình Dương và Trung Quốc sẽ tiếp tục thúc đẩy toàn ngành. Trong bối cảnh nhu cầu tính toán tăng vọt, những công nghệ như Vertos có thể trở thành một phần quan trọng của nỗ lực duy trì hiệu suất chip thế hệ mới.