Đây là cỗ máy 'chi phối cả thế giới' và nó hoạt động hay không đều nằm trong tay người phụ nữ này

Công việc quan trọng nhất thế giới

Brienna Hall đang nắm giữ một công việc quan trọng có lẽ bạn chưa bao giờ nghe qua, tại một công ty trọng yếu mà có thể bạn cũng chưa từng biết đến.

Trước khi bắt đầu làm việc tại ASML vào năm ngoái, bản thân cô cũng không biết nhiều về công ty. Cô cũng không rõ mình sẽ làm việc với tư cách là một kỹ sư hỗ trợ khách hàng—một "thợ máy sành điệu", như cách Hall tự gọi mình.

Tất nhiên, cô cũng chẳng bao giờ nghĩ rằng sự vận hành của mình cần thiết thế nào cho nền kinh tế toàn cầu.

Khi đến ca làm việc tại nhà máy sản xuất chip, Hall mặc bộ đồ bảo hộ. Cô bước vào căn phòng nơi không khí tinh khiết hơn 100 lần so với phòng phẫu thuật của bệnh viện. Sau đó, cô tiến đến một cỗ máy phức tạp ít ai hiểu nổi.

Công việc của Hall là biết mọi thứ về cỗ máy để có thể sửa nó.

"Tôi nghĩ mình có công việc tuyệt vời nhất từ trước đến nay", Hall nói. "Tôi không hiểu rằng công việc này là cần thiết để toàn bộ thế giới của chúng ta tồn tại như hiện nay".

Thiết bị mà cả thế giới đều tin dùng—và người phụ nữ được đào tạo đặc biệt để sử dụng—được gọi là máy in thạch bản cực tím (EUV).

Đây là cỗ máy sản xuất ra những vi mạch tiên tiến nhất trên hành tinh. Nó được chế tạo bằng những công nghệ nghe như khoa học viễn tưởng—những đột phá khó tin đến mức chúng từng bị coi là không thể. Và nó đã biến những tấm silicon thành động cơ của cuộc sống hiện đại.

Ngày nay, chỉ có vài trăm máy EUV còn tồn tại—và chúng đắt một cách khủng khiếp. Chiếc mà Hall sử dụng có giá 170 triệu USD, trong khi các mẫu mới nhất được bán với giá khoảng 370 triệu USD.

Nhưng điều đáng chú ý nhất về những cỗ máy vô giá này là chúng được sản xuất bởi cùng một công ty: ASML.

ASML là chất keo gắn kết hoạt động kinh doanh chip lại với nhau. Công ty Hà Lan chịu trách nhiệm cho tất cả các hệ thống quang khắc EUV giúp tạo ra chip trong rất nhiều thiết bị mà chúng ta sử dụng. Chúng là điện thoại, máy tính, TV, thậm chí có thể là cả ô tô.

Những cỗ máy này đã trở nên không thể thiếu. Và chúng phụ thuộc vào công sức vô hình của Brienna Hall.

Cô ấy là một trong những kỹ sư được phân công đến các nhà máy chế tạo—hay fab—nơi khách hàng của ASML sản xuất chất bán dẫn của họ.

Máy EUV không phải điều kỳ diệu. Đúng hơn, chúng là một phép màu.

Cỗ máy phi thường của loài người

Câu chuyện về nguồn gốc của cỗ máy bắt đầu từ 40 năm trước trong một nhà kho dột nát ở Hà Lan với sự ra đời của Advanced Semiconductor Materials Lithography hay ASML.

Vào thời điểm đó, việc in chip bằng ánh sáng cực tím là một ý tưởng tuyệt vời. Biến nó thành hiện thực sẽ cần nhiều thời gian và tiền bạc hơn tất cả những gì một người có tầm nhìn xa trông rộng nhất tưởng tượng được.

Đây là quá trình làm bay hơi các giọt thiếc nóng chảy và tạo ra ánh sáng không tự nhiên xuất hiện trên Trái Đất. Các giọt bị bắn phá bởi hai xung laser— xảy ra phản ứng nổ 50.000 lần một giây. Xung đầu tiên làm chúng phẳng ra. Xung thứ hai biến chúng thành plasma phát ra ánh sáng EUV.

Ánh sáng đó được thu thập bằng cách sử dụng những tấm gương phẳng nhất từng được phát minh và hướng về phía tấm wafer silicon để khắc hàng tỷ mẫu bóng bán dẫn siêu nhỏ.

Câu hỏi hiện sinh của ngành công nghiệp bán dẫn là làm thế nào để đóng gói ngày càng nhiều các bóng bán dẫn để chip ngày càng nhanh hơn. Câu trả lời: bước sóng ánh sáng ngắn hơn.

Các công cụ quang khắc đầu tiên của ASML đã tạo ra ánh sáng ở bước sóng 436 nanomet. Các máy hiện tại đã thu hẹp con số đó xuống còn 13,5 nanomet. Điều đó cho phép họ chế tạo chip ở độ phân giải tốt hơn 10.000 lần so với tóc người.

Độ chính xác của máy EUV tương đương với việc chiếu tia laser từ nhà bạn trúng một quả bóng bàn trên mặt trăng.

Phải mất hàng thập kỷ để những cỗ máy tinh vi đến mức phi lý này đi từ phòng thí nghiệm đến nhà máy. Và cho đến gần đây, vẫn chưa rõ liệu khoản cược táo bạo của công ty vào công nghệ in thạch bản EUV có bao giờ thành công hay không.

Vào năm 2012, ASML cạn tiền mặt và đã bán 23% cổ phần cho Intel, Samsung Electronics và Taiwan Semiconductor Manufacturing, điều đó có nghĩa là những khách hàng lớn nhất của công ty chính là người đầu tư cho thành công hiện nay.

ASML bắt đầu tăng tốc, nhưng rất chậm. Công ty giao hệ thống EUV đầu tiên vào năm 2010. Phải đến năm 2020, công ty mới giao hệ thống thứ 100. Và năm ngoái là một năm bận rộn: ASML đã giao tổng cộng 42 máy EUV.

Hiện chỉ có sáu công ty sở hữu những máy móc này để sản xuất chip. Nhiều công ty khác phụ thuộc gián tiếp vào ASML—bao gồm cả những cái tên có giá trị nhất trong lịch sử.

Apple và Nvidia đều thiết kế chip của riêng mình và thuê ngoài hoạt động sản xuất cho các nhà máy của TSMC, điều đó có nghĩa là công nghệ của ASML đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất mọi thứ, từ trung tâm dữ liệu AI đến iPhone.

Máy EUV đã trở nên quan trọng đến mức hiện nay công ty phải thuê đội ngũ 10.000 nhân viên hỗ trợ khách hàng để duy trì hoạt động của máy.

Jim Koonmen, giám đốc chăm sóc khách hàng của công ty, cho biết: "Họ là đội quân tuyến đầu của ASML".

Khách hàng của ASML mong muốn các công cụ quang khắc hoạt động cả ngày lẫn đêm, nhưng sự gián đoạn là điều không thể tránh khỏi và không thể đoán trước.

Trục trặc rất hiếm khi xảy ra. Nhưng máy EUV là nút thắt cổ chai của mọi nhà máy. Toàn bộ nhà máy sẽ ngừng trệ nếu cỗ máy này im lìm —đó là lý do tại sao ASML tuyển dụng nhân viên 24/7 trên toàn thế giới.

Thợ máy sành điệu

Từ rất lâu trước khi nghe đến ASML, đã có những dấu hiệu cho thấy Brienna Hall sẽ phù hợp với công việc tại đây.

Khi còn là sinh viên, Hall là chủ tịch câu lạc bộ tên lửa của trường và đã giúp một giáo sư viết sách giáo khoa cơ học lượng tử.

Hall, 29 tuổi, lớn lên ở Seattle với tính cách cầu toàn. Cô thích lập kế hoạch. Trong thời gian rảnh rỗi, cô thích làm thủ công, ghép các câu đố Ravensburger phức tạp.

Tất cả những điều đó hóa ra là sự chuẩn bị tuyệt vời cho việc điều khiển một cỗ máy có hơn 100.000 bộ phận.

Khi công ty tuyển dụng cho các vị trí hỗ trợ khách hàng, ASML tìm kiếm những kỹ sư siêng năng, có kỷ luật và chú ý đến tiểu tiết. Hall có tư duy kỹ thuật và tính khí phù hợp với công việc.

Hall đã bị hấp dẫn khi người phỏng vấn hỏi cô cảm thấy thế nào khi làm việc trong không gian chật hẹp và bộ đồ thỏ (bộ đồ phòng sạch). Sau đó, cô nhảna mình sẽ thường xuyên được đi công tác xa và gật đầu đồng ý.

Chuyến đi dài đầu tiên của cô là một tháng ở Đài Loan để tham gia khóa học Fab Ready 1 tại trung tâm đào tạo của ASML, nơi cô làm quen với các bộ phận của máy EUV: máy quét (bộ phận có gương hội tụ ánh sáng vào tấm wafer), bộ phận nguồn (bộ phận tạo ra ánh sáng) và bộ phận dẫn động laser (bộ phận có tia laser).

Cô cũng biết rằng mỗi bộ phận đều có tính chất riêng. "Mọi thứ cần phải hoàn hảo," Hall nói. "Các điều kiện phải hoàn hảo để có thể hoạt động".

Cô làm việc theo ca 12 tiếng, từ 6 giờ sáng đến 6 giờ chiều. Vào mùa đông, cô đến làm việc rất lâu trước khi mặt trời mọc và rời đi rất lâu sau khi mặt trời lặn.

Có ngày cô đi thẳng đến nhà máy. Những ngày khác, cô ngồi ở bàn làm việc, nhìn vào các con số trên nhiều màn hình cho đến khi "chắc chắn rằng máy sẽ không tự bốc cháy".

Suy cho cùng, điều duy nhất thỏa mãn hơn việc sửa một cỗ máy là có một cỗ máy không cần phải sửa.

"Cỗ máy của chúng tôi đủ phức tạp để có tính cách, nhưng nó vẫn là một cỗ máy. Nếu bạn nhấn đúng nút, mọi thứ sẽ hoạt động chính xác. Bạn chỉ cần tìm ra nút nào cần nhấn. Tôi có thể giải quyết vấn đề đó. Chúng ta có thể giải quyết vấn đề đó," Hall nói. "Chính con người còn phức tạp hơn nhiều so với bất kỳ cỗ máy nào mà tôi biết".