Khả năng của quang khắc EUV trong không gian sử dụng trực tiếp ánh sáng Mặt Trời

Vào tháng 11 năm 2019, tại phòng thí nghiệm trên ISS (Trạm Vũ trụ Quốc tế), đã có một thí nghiệm về lớp phủ quang học dành cho ánh sáng thuộc dải EUV (tia cực tím bước sóng cực ngắn) do công ty Astrileux phát triển. Mục đích của thí nghiệm là xác nhận liệu lớp phủ quang học này có thể chịu được bức xạ trong không gian và xử lý ánh sáng EUV phát ra từ Mặt Trời mà không gặp vấn đề gì hay không. Thí nghiệm đã thành công.

Chất bán dẫn hiện đại được tạo ra thông qua quy trình quang khắc (Lithography), trong đó các mẫu ở đơn vị nm (nanomet) được in lên wafer silicon. Cho đến nay, phương pháp quang khắc chủ yếu được sử dụng là photo-lithography dùng ánh sáng 193nm, nhưng do giới hạn vật lý, không thể tạo ra chất bán dẫn có độ rộng đường mạch nhỏ hơn một mức nhất định. Để vượt qua điều này, cần sử dụng ánh sáng có bước sóng ngắn hơn, vì vậy các công ty như TSMC hay Samsung Electronics đang bắt đầu đưa vào sản xuất hàng loạt quy trình quang khắc EUV sử dụng ánh sáng EUV 13.5nm cho tiến trình bán dẫn 7nm. Quang khắc EUV khó triển khai trong thời gian dài vì việc xử lý ánh sáng rất phức tạp, chẳng hạn toàn bộ đường đi của ánh sáng phải được duy trì trong chân không, đồng thời cũng khó tạo ra nguồn sáng công suất cao.

Mặt khác, gần đây khi hoạt động phát triển không gian do khu vực tư nhân dẫn dắt như SpaceX dần trở nên sôi động hơn, các cuộc thảo luận về sản xuất dựa trên không gian thay vì trên Trái Đất cũng đang dần xuất hiện. Bởi vì việc vận chuyển vật tư từ Trái Đất, nơi có lực hấp dẫn tương đối mạnh, lên không gian tiêu tốn năng lượng rất lớn, nên nếu có thể thì việc khai thác nguyên liệu tại chỗ ở những nơi có lực hấp dẫn yếu như vệ tinh kiểu Mặt Trăng hay các tiểu hành tinh sẽ có lợi lớn cho phát triển không gian. Nếu công nghệ được mô tả trong bài viết trên tiếp tục phát triển, trong tương lai có thể sẽ khả thi việc chế tạo chất bán dẫn siêu chính xác từ nguyên liệu thô khai thác ngoài Trái Đất, và điều này sẽ giảm thời gian cũng như chi phí để cung ứng các linh kiện cần thiết, từ đó thúc đẩy mạnh hơn việc phát triển không gian.

Cũng có thể nhìn từ một góc độ khác. Không gian vũ trụ là trạng thái chân không gần như hoàn hảo hơn rất nhiều so với chân không mạnh nhất mà con người có thể tạo ra trên Trái Đất, và Mặt Trời, vốn phát ra ánh sáng mạnh ở mọi bước sóng, là một nguồn sáng tuyệt vời cung cấp vô tận ánh sáng EUV vốn khó tạo ra trên Trái Đất. Điều này có nghĩa là nếu vượt qua được các vấn đề như bức xạ vũ trụ, thì không gian có thể trở thành nơi phù hợp cho quy trình quang khắc EUV trong ngành bán dẫn. Biết đâu một ngày nào đó, chất bán dẫn được sản xuất trong không gian lại có khả năng cạnh tranh vượt trội về giá thành.

[heycalmdown]

Tôi đã thử tưởng tượng một chút về việc Samsung đầu tư vào vũ trụ... khá thú vị đấy. Cũng khiến tôi liên tưởng đến phim dystopia nữa..?