Intel mới đây nói rằng họ đặt mục tiêu sẽ có con chip 1000 tỷ bóng bán dẫn vào năm 2030 - một mục tiêu trong quá trình khẳng định tính đúng đắn của Định luật Moore 2.0. Chắc chắn, đó sẽ là một thách thức của cả ngành công nghiệp trong việc đưa công nghệ của nhân loại tiến xa hơn nữa. Đó là câu chuyện trong bối cảnh mà tính tới hiện tại, hầu hết các "vận động viên" trong cuộc đua tới 3nm đều đã chạm tới đích, con đường tới 2nm và 1nm chỉ còn vài năm nữa.

Thế nhưng các bóng bán dẫn như hiện tại không thể ngày càng càng nhỏ đi được, các die sillcon không thể cứ nhồi nhét bao nhiêu cũng được,... và đặc biệt hơn, cuộc đua bán dẫn còn là cuộc đua của những siêu cường ở thời đại mới mà Mỹ và Trung Quốc đều muốn tham gia. Vậy cuộc đua đó sẽ ra sao trong thời gian tới?

Số lượng bóng bán dẫn trên mỗi con chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi năm, sau mỗi 2 năm và...

Định luật Moore, được giới thiệu lần đầu tiên bởi người đồng sáng lập Intel Gordon Moore vào năm 1965, cho rằng số lượng bóng bán dẫn trên một con chip sẽ tăng gấp đôi mỗi năm, làm cho chip máy tính mạnh hơn theo cấp số nhân theo thời gian. Tới năm 1975, điều đó đã được sửa đổi thành hai năm một lần.

Screenshot 2024-01-01 at 02.14.58.jpg

Các bóng bán dẫn hồi xưa dài một cm, nhưng đến những năm 1950, thì kích thước chỉ xuống còn milimét. Ngày nay, ngành công nghiệp nói về nanomet và cho dễ so sánh, một sợi DNA của con người có đường kính chỉ 2,5 nm. Một con chip đang gắn trong chiếc máy anh em đang dùng để đọc những dòng chữ trong bài viết này có thể chứa hàng tỷ, chục tỷ, trăm tỷ bóng bán dẫn.

Định luật Moore đã định hình sự phát triển của ngành công nghiệp chip trong nhiều thập kỷ, những bước tiến của nó trong việc thu nhỏ thúc đẩy toàn bộ các ngành công nghiệp từ PC đến điện thoại thông minh đến AI. Ngay cả những cải tiến hiệu quả cận biên có thể mang lại những lợi ích to lớn trong sự phức tạp của các nhiệm vụ tính toán. Ví dụ, hầu hết các chuyên gia tin rằng lĩnh vực AI thế hệ vẫn đang phát triển đòi hỏi sức mạnh tính toán chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng các chip từ 4 nm trở xuống.

Trong quá trình tạo ra những con chip ngày càng nhỏ và mạnh hơn đó đã chứng kiến nhiều "tay chơi" đốt hàng tỷ đô la mỗi năm như TSMC, Intel hay Samsung. Bên cạnh việc tạo ra những con chip ngày càng mạnh hơn, họ cũng một mặt đang dần đẩy định luật Moore tới giới hạn của nó.

Cuộc đua để tạo ra những con chip nhỏ hơn và nhanh hơn bao giờ hết đã chứng kiến một số công ty, chẳng hạn như TSMC, Intel của Hoa Kỳ cũng như Samsung của Hàn Quốc, chi hàng tỷ đô la mỗi năm để đẩy luật Moore đến giới hạn của nó. Trong quá trình đó, bên cạnh việc tạo nên những lợi thế cạnh tranh so với những công ty công nghệ khác, các công ty này còn tạo ra một ngành công nghiệp hai tầng, nơi những hãng "trong cuộc" thì chạy đua nhau thu nhỏ tiến trình, đồng thời những hãng "ngoài cuộc" vốn ở góc độ nào đó là hơi tụt hậu như Trung Quốc, sẽ phải vật lộn để duy trì cuộc chơi, đặc biệt là sau khi các biện pháp kiểm soát xuất khẩu của Mỹ ban hành vào năm 2019 và tiếp tục thắt chặt nhiều lần sau đó.

Hồi 2009, Chiang Shang-yi, khi đó là người đứng đầu bộ phận nghiên cứu và phát triển tại TSMC, đã bắt đầu lo ngại về giới hạn của Định luật Moore. Ông cho rằng "Ngành công nghiệp chip cho tới cuối cùng có thể sẽ trở thành một ngành công nghiệp truyền thống trong 20 năm nữa thay vì công nghiệp công nghệ cao như bây giờ nếu không có giải pháp mới." Nếu đúng là như vậy, rồi đây chip sẽ trở thành hàng hóa như vai trò mà thép hay nhựa đã làm đối với các nền kinh tế. Bởi thế, theo Shang-yi thì sự chậm lại của định luật Moore hồi 2009 có ý nghĩa lớn, không chỉ đối với ngành công nghiệp bán dẫn mà cả đối với yếu tố địa chính trị. Một cách sòng phẳng, nó tạo cơ hội cho những bên vốn bị tuột lại phía sau trước đó như Trung Quốc có cơ hội đuổi theo.

Đuổi bắt

Nhìn biểu đồ trên, không quá khó để có thể thấy dự đoán năm xưa của Chiang đã trở thành sự thật. Một trong những bằng chứng lớn nhất là khoảng cách thu hẹp giữa các nhà hãng dẫn đầu và những bên được cho là tụt hậu. Rõ ràng, nếu bạn đang chạy đua, bạn sẽ rất khó để chạy nhanh hơn người chạy nhanh nhất, nhưng nếu như người chạy nhanh nhất trong thể chạy nhanh hơn nữa thì anh ta nhiều khả năng sẽ bị những người khác bắt kịp. Theo một phân tích của Nikkei Asia, khoảng cách công nghệ giữa Intel và Semiconductor Manufacturing International Corp (SMIC), nhà sản xuất chip hàng đầu của Trung Quốc, đang ngày càng thu hẹp hơn bao giờ hết.

Mặc dù điều này một phần là do quyết tâm của Trung Quốc trong việc nâng cao khả năng sản xuất chip của họ trong bối cảnh hạn chế xuất khẩu của Hoa Kỳ, nhưng đó cũng là kết quả của sự chậm lại từ lâu trong đổi mới phát triển của những người đi đầu trong ngành.

Hãng Mỹ Intel đã từng đi trước đối thủ Trung Quốc ít nhất bốn hoặc năm năm, tương đương với hơn hai thế hệ về mặt sản xuất chip. Tuy nhiên bây giờ khoảng cách đó chỉ là khoảng ba năm, hoặc một thế hệ rưỡi.

Hiện SMIC đã sản xuất và cung cấp chip tiến trình 7nm và khách hàng lớn nhất của họ chính là Huawei, tập đoàn công nghệ hàng đầu của Trung Quốc. Nhiều nguồn tin nói rằng với sự hậu thuẫn của khách hàng lớn này, SMIC mạnh dạng đề ra mục tiêu sẽ xuống tới 5nm để cung cấp hàng loạt. Trong khi đó, TSMC và Samsung đã đạt tới mục tiêu thương mại hóa 3nm và Intel là 5nm. Hiện cả 3 đều đang chạy đua tới cột mốc 2nm vào năm 2025.

Sơ một chút về lý thuyết, chuyện bao nhiêu nanometer về mặt kỹ thuật đề cập đến chiều rộng của cổng trên các bóng bán dẫn (xem hình bên dưới). Các cổng nhỏ hơn cho phép người ta nhét nhiều bóng bán dẫn hơn vào cùng một diện tích, từ đó giúp các bộ xử lý mạnh hơn. Và giới hạn ở đây chính là các cổng đó sẽ nhỏ đi tới đâu và chắc chắn, không còn bao lâu nữa việc thu nhỏ đó sẽ trở thành bất khả thi. Bởi thế, các công ty đã đưa ra các kiến trúc chip mới và bắt đầu sử dụng các vật liệu mới để cố tìm cách vượt qua bất chấp các giới hạn vật lý.

Đến năm 2012, Intel là hãng tiên phong trong việc chuyển các bóng bán dẫn của họ từ cấu trúc hai chiều vốn vẫn được sử dụng rộng rãi sang cấu trúc 3D, gọi là FinFET. TSMC và Samsung sau đó đã sớm làm theo. Giờ đây, những gã khổng lồ chip đang để mắt đến một cấu trúc bóng bán dẫn thậm chí còn phức tạp hơn nữa gọi là Gate-all-around - để cố nhồi thêm sức mạnh tính toán lên cùng một diện tích bề mặt nhỏ.

Rõ ràng những lợi ích trước mắt của những cách làm trên chính là tạo ra những con chip mạnh hơn, tuy nhiên "mặt tối" của nó chính là những con chip ngày càng đắt hơn bởi chính bản thân các nhà sản xuất cũng phải tốn nhiều chi phí sản xuất hơn. Cho tiện so sánh, chi phí gộp của TSMC, Intel và Samsung Electronics vào năm 2022 là hơn 97 tỷ đô la, gấp đôi số tiền mà Liên minh Châu Âu dự định chi tiêu để thúc đẩy ngành công nghiệp chip của cả liên minh này trong vòng một thập kỷ tới.

Handel Jones, CEO của hãng tư vấn chip International Business Strategies nói rằng "Cấu trúc chi phí đang làm mọi thứ chậm lại. Trong quá khứ, TSMC triển khai công nghệ mới hai năm một lần và bây giờ là ba năm, và nó có thể sẽ lâu hơn trong tương lai."

Rõ ràng, bối cảnh các hãng dẫn đầu đang dần chậm lại bất kể các kỹ thuật hay giải pháp mới đều được triển khai, đã tạo điều kiện cho các công ty Trung Quốc có thời gian để bắt kịp sự tiến bộ trước đó trong ngành công nghiệp.

Một sân chơi mới: đóng gói chip

Nhìn lại một chút vào bối cảnh 2009, khi mà các công ty trong ngành công nghiệp ngày càng nhận thấy rõ rệt vấn đề của việc tăng số lượng bóng bán dẫn trên cùng một diện tích chip. Và một trong những giải pháp mà TSMC đưa ra vào lúc đó chính là đóng gói chip (chip packaing). Chiang Shang-yi cho biết: "Thay vì dùng cách thông thường là nhét càng nhiều bóng bán dẫn hơn vào các con chip nhỏ hơn để giúp chúng mạnh hơn, họ tìm tới một cách làm "kém tiên tiến hơn" chính là đóng gói chip".

Một cách nôm na, sau khi tấm bán dẫn được gia công để tạo ra các đế chip (die) sẽ được chuyển tới bước kiểm tra, tạo ra một sort map để xác định đâu là chip ngon, đâu là chip lỗi. Tiếp theo đựa vào "bản đồ" này, người ta sẽ cắt tấm đế ra bằng lưỡi dao, laser, plasma. Tiếp theo chip sẽ được "đóng gói", nhưng không phải là cứ bỏ vô hộp nhựa hay hộp giấy như cái bán ngoài cửa hàng, quá trình "đóng gói" còn được chia thành 2D hay 3D, trong đó con chip sẽ được xử lý đóng gói các đế lên một tấm nền bằng cách kỹ thuật đặc biệt.

TSMC đã bắt đầu nghiêm túc khám phá các giải pháp thay thế cho việc thu nhỏ tiến trình từ 2009, với đề xuất của Chiang rằng đóng gói có thể là một cách giúp tăng hiệu suất. Trước đó, việc đóng gói từng chỉ là đoạn nghĩ sau của quá trình sản xuất chip, đơn thuần chỉ là cách để bảo vệ các mạch tích hợp. Quá trình này không đòi hỏi nhiều công nghệ, trước đó cũng không được quan tâm bởi được cho là không giúp cải thiện hiệu suất của chip nếu so với việc tăng số lượng bóng bán dẫn.

Tuy nhiên Shang-yi nhận ra rằng việc kết nối các loại chip khác nhau, chẳng hạn như bộ nhớ và bộ xử lý, theo những cách mới có thể mang lại những cải tiến lớn. Lúc đó ông đã thuyết phục người sáng lập TSMC Morris Chang ủng hộ cho sáng kiến đóng gói của mình và cuối cùng đã được cấp ngân sách 100 triệu đô cùng đội ngũ 400 người để thực hiện.

Tất nhiên, thành quả đâu có dễ tới vậy!

Shang-yi cho biết trong hai năm đầu tiên, không có khách hàng chip nào sẵn sàng thử công nghệ mới vì nó quá đắt so với cách đóng gói truyền thống "Một số giám đốc điều hành của TSMC thậm chí còn cười nhạo tôi, nói rằng đề xuất của tôi đã biến thành một doanh nghiệp chỉ sản xuất được 50 miếng wafer mỗi tháng,"

Tuy nhiên, cuối cùng thì cách làm đó đã được công nhận!

Đóng gói chip hiện được công nhận là cuộc đua mới nhất cho các nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới.

Vào năm 2021, những gã khổng lồ trong ngành như Intel và TSMC đã bắt tay vào việc mở rộng công nghệ đóng gối chip lớn chưa từng thấy, bao gồm cả những khoảng cam kết đầu tư tổng cộng hơn 20 tỷ đô la trong nhiều năm vào công nghệ này. Ngay cả chính phủ Mỹ cũng đã dành thêm 3 tỷ đô la cho nghiên cứu về đóng gói chip bên cạnh số tiền 52 tỷ đô la trợ cấp cho ngành bán dẫn trong cuộc thương chiến Mỹ - Trung mấy năm qua.

Theo ước tính của cơ quan nghiên cứu thị trường IDC, thị trường cho các công nghệ đóng gói chip mới được dự đoán sẽ tăng lên 74,3 tỷ đô la vào năm 2028, tăng từ 43,7 tỷ đô la trong năm 2023.

Đến năm 2023 thì lần đầu tiên sau 40 năm, Intel đã thiết kế lại kiến trúc của chipset PC hàng đầu của mình để tận dụng các kỹ thuật đóng gói tiên tiến. Bốn "tiles" - bao gồm bộ xử lý trung tâm CPU, bộ xử lý AI, bộ xử lý đồ họa và giao thức truyền dữ liệu - đã được kết hợp thành một chip, và chính thức được giới thiệu hồi tháng 12 vừa rồi với tên gọi Intel Core Ultra.

Chipset H100 của Nvidia, phần cứng đứng đằng sau thành công của ChatGPT của OpenAI làm mưa làm gió trong nguyên năm vừa rồi, cũng là một hình mẫu thu nhỏ của xu hướng này. Con chip này cũng có thiết kế tích hợp với bộ xử lý đồ họa được kết nối trực tiếp với sáu chip bộ nhớ băng thông cao bằng công nghệ đóng gói tiên tiến do TSMC cung cấp. Cũng trong tháng 12 vừa rồi, AMD cũng chính thức giới thiệu một giải pháp tương tự, và tất nhiên, cũng với công thức đóng gói tương tự.

Hai năm trở lại đây, các công nghệ đóng gói chip tiên tiến mà chính xác chính là tìm cách xếp chồng nhiều chip lên các tấm wafer đang phát triển đặc biệt nhanh chóng. Từ ý tưởng của Shang-yi, bây giờ cái mà cả ngành công nghiệp đang quan tâm chính là xếp chồng các con chip CPU, GPU, NPU, bộ nhớ,... lên nhau, 5nm, 7nm, 3nm,... kết nối 3D, 2D,... để đóng gói thành một con chip cuối cùng.

Cơ hội nào cho Trung Quốc: kẻ đến sau?

Chắc hẳn anh em còn nhớ những thông tin "kỳ lạ" trong lần ra mắt Huawei P60 Series lần rồi? Một chiếc máy có khả năng kết nối 5G hoàn chỉnh, ẩn bên trong là con chip bí ẩn với khả năng được cho là xuống tới tận 5nm hoặc 3nm? Chưa đâu, đó là bề nổi thôi.

Ở Trung Quốc, các nhà sản xuất chip đã phải vật lộn với sự tụt hậu lớn hơn rất nhiều so với "bạn bè quốc tế" trong luật Moore do tác động của các lệnh trừng phạt của Mỹ trong việc cắt đứt quyền truy cập của Trung Quốc vào các thiết bị sản xuất chip tiên tiến. Nhưng hãy nhớ nếu như các bên dẫn đầu vốn đang chậm lại và tìm tới một giải pháp hiệu quả hơn là đóng gói chip để cải thiện tình hình nhưng song song với đó là cũng đòi hỏi ít công nghệ tiên tiến hơn, thì vô hình chung, cảnh cửa đang đóng đối với Trung Quốc lại dần hé mở.

Kinsus Interconnect Technology, một nhà cung cấp chất nền chip Nvidia và AMD cho biết rằng: "Bạn không cần những thiết bị quá tinh vi và phức tạp để có công nghệ dóng gói tiên tiến. Đồng thời bạn có thể áp dụng các công nghệ đóng gói tiên tiến để đẩy hiệu suất của những con chip 7nm lên tương đương 5 hoặc thậm chí 3nm. Vì vậy, ở góc độ nào đó, sự chậm lại của định luật Moore là thời điểm tốt để các nhà sản xuất chip Trung Quốc thu hẹp khoảng cách của họ với những người đi đầu." Và giờ, chắc hẳn chúng ta đã hiểu được sức mạnh của những con chip mà Huawei dùng gần đây đến từ đâu.

Đại nhảy vọt?

Trung Quốc đã đầu tư hàng tỷ đô la vào những công ty như SMIC và Huawei trong nỗ lực đưa ngành công nghiệp chip của nước này sánh ngang như cái mà Intel, TSMC và Samsung đang đạt được. Đối với Bắc Kinh, thành công trong lĩnh vực này không chỉ là vấn đề an ninh kinh tế mà còn là niềm tự hào dân tộc.

SMIC vốn đã nằm trong danh sách đen của Mỹ, đang thực hiện việc mở rộng lớn nhất từ trước đến nay. Công ty đã tuyên bố khoảng đầu tư 24 tỷ đô la vào chi phí vốn từ năm 2020 đến năm 2023 nhằm phát triển công nghệ.

Mặc dù bị hạn chế đủ điều trong việc truy cập vào các thiết bị tiên tiến, SMIC vẫn cam kết sẽ sản xuất chip được 5nm và thậm chí 3nm với đội ngũ R&D lãnh đạo bởi CEO Liang Mong-Song, một chuyên gia sản xuất chip, cựu nhân viên của TSMC và Samsung. Trong khi đó, mấy năm qua cho thấy quyết tâm sinh tồn độc lập của Huawei khi nhìn lại, tổng chi phí R&D lũy kế của công ty đã gần chạm mốc 580 tỷ nhân dân tệ (tương đương 80,99 tỷ đô la). Trong một chuyển biến có liên quan, đơn vị thiết kế chip của Huawei là HiSilicon hồi 2019 sau lệnh trừng phạt của Mỹ đã ngay lập tức outsource việc sản xuất qua TSMC để làm chip 5nm trước khi hết cơ hội tiếp cận các nhà cung cấp khác trong giai đoạn 2019-2020.

Brady Wang, một nhà phân tích công nghệ của Counterpoint Research, cho biết Huawei có "một lịch sử đã được chứng minh về việc thiết kế các loại chip tiên tiến như Apple và Nvidia. Huawei là lực lượng chủ chốt đằng sau sự tiến bộ của công nghệ chip Trung Quốc."

Rõ ràng việc bị cấm tiếp cận vào các quy trình sản xuất tiên tiến đã khiến tham vọng chip của Huawei hay chính xác là Trung Quốc chùn bước. Nhưng một cách sòng phẳng, sự hợp tác của họ với SMIC đã đạt được thành quả đáng ghi nhận: một chiếc điện thoại đạt được tốc độ kết nối 5G khiến nhiều bên kinh ngạc."

Chưa dừng lại ở mảng chip, sự trỗi dậy này của Huawei ở mảng chip đã tiềm tàng nguy cơ lấn sang mảng AI bởi ai biết được, các phần cứng của Huawei rồi đây cũng sẽ thách thức sự thống trị của Nvidia tại thị trường tỷ dân Trung Quốc vốn đầy dẫy các doanh nghiệp dư tiền. Mối đe dọa này đủ quan trọng để chính CEO Nvidia Jensen Huang gọi Huawei là một đối thủ "rất đáng gờm".

Đóng gói chip rõ ràng đang đóng một vai trò rõ ràng trong sự phát triển công nghệ chip của Trung Quốc. Kể từ năm 2016, kế hoạch năm năm lần thứ 13 của Trung Quốc đã khẳng định với ngành công nghiệp chip nước này rằng họ được hậu thuẫn và định luật Moore có thể sẽ kết thúc hoặc chậm lại: "Trung Quốc phải thúc đẩy sự phát triển chip trong kỷ nguyên hậu Moore, bao gồm việc đẩy mạnh sản xuất chip và đóng gói chip". Rõ ràng, định hướng như vậy đã tiếp thêm sức mạnh cho các công ty côn nghệ Trung Quốc nương theo "đóng gói" để phát triển.

Trả lời Nikkei Asia vào 10/2022, Qiu Gang, một quan chức cấp cao tại Bộ Khoa học và Công nghệ Trung Quốc "Trong bối cảnh cạnh tranh khốc liệt giữa các quốc gia, sự đổi mới đóng gói mạch tích hợp của Trung Quốc sẽ dẫn đầu."

Dựa trên những mục tiêu phát triển AI và công nghệ chip, sức mạnh phần cứng tuyên bố hồi 2018, không quá khó nhận thấy Huawei sẽ là khách hàng đầu tiên và lớn nhất của Trung Quốc trong công nghệ đóng gói chip tiên tiến. Theo Mạnh Vãn Châu, CFO của Huawei, tất cả những điều này sẽ mang lại cho Trung Quốc một xương sống công nghệ điện toán vững chắc và một "lựa chọn thay thế cho thế giới". Bổi thế, chúng ta đừng quá ngạc nhiên trước tham vọng HarmonyOS của Huawei và sau này là nhiều hãng khác đến từ Trung Quốc.

Eric Xu, một trong những chủ tịch luân phiên khác của Huawei đã từng tuyên bố rằng "Trong ngành công nghiệp bán dẫn của Trung Quốc, những gì chúng ta đã thấy trong vài năm qua, là một loạt các hạn chế liên tục. ... Nhưng rồi no sẽ tìm cách để tự cứu mình, củng cố bản thân và xây dựng sự tự lực."

Nỗ lực đó được chứng minh bởi hiện tại, một nhà máy đóng gói chip mang tên SJ Semiconductor đã được xây dựng tại Giang Tô gần Thượng Hải. Hiện công ty này đang nghiên cứu các công nghệ đóng gói tương tự như công nghệ đóng gói tiên tiến của TSMC, bao gồm liên kết chip nhớ với chip xử lý. Huawei là chắc chắn là khách hàng tiềm năng quan trọng nhất của công ty này.

Tương tự, một công ty lắp ráp chip hàng đầu khác là Quliang Electronics ở thành phố Tuyền Châu, tỉnh Phúc Kiến đã được thành lập với tuyên bố rằng họ sẽ mở rộng công suất ít nhất gấp bốn lần trong ba năm, chủ yếu để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của Huawei.

Ý chí tự chủ đó của Trung Quốc thậm chí còn khủng khiếp tới mức có thông tin từ Nikkie nói rằng còn nhiều nữa các hãng đóng gói chip được thành lập ở nước này và họ vẫn đang tích cực "heo dõi thành tựu đóng gói của các hãng tiên tiến đang làm, cố tìm cách mua cùng một loại máy ngay cả khi chưa có công nghệ đóng gói để sử dụng những chiếc máy này." Rõ ràng chúng ta nhìn thấy được sự cấp bách của của việc tích trữ các thiết bị công cụ một cách bất chấp của các doanh nghiệp Trung Quốc nói riêng hay Trung Quốc nói chung.

Và tới đây, nếu nhìn lại lịch sử một lần nữa anh em sẽ thấy cái gì đó quen quen không? Về mặt vật lý, những động thái trên không khỏi khiến chúng ta nghĩ tới Đại nhảy vọt, khi mà Trung Quốc cũng từng một lần một chuyển nhanh từ nền kinh tế nông nghiệp lạc hậu, dựa chủ yếu vào nông dân sang xã hội công nghiệp hóa hiện đại hóa. Và khi đó, loạt nhà máy thép với hàng tỷ tấn sản lượng đã được huy động sản xuất với kết quả thì lịch sử cũng đã chứng minh.

Và giới hạn vẫn còn đó, lần tới là bao nhiêu năm cho một lần định luật Moore?

Thực sự không ai có thể trả lời rằng liệu có giải pháp đột phá nào đó sắp tới khả thi để tiếp tục duy trì định luật Moore, và càng không thể biết đâu là thời điểm định luật này sẽ đạt tới giới hạn của nó.

Tại một sự kiện diễn ra vào tháng 9 năm ngoái, chủ tich TSMC Mark Liu đã nói "Trong 50 năm qua, sự phát triển công nghệ bán dẫn đã giống như đi bộ trong một đường hầm. Con đường phía trước đã rõ ràng và có một con đường được xác định rõ ràng. Tất nhiên ai cũng đều biết những gì cần phải làm: thu nhỏ các bóng bán dẫn. Bây giờ, chúng ta đang đến lối ra của đường hầm này. Công nghệ bán dẫn trở nên khó phát triển hơn. Tuy nhiên, ngoài đường hầm, còn nhiều khả năng hơn nữa đang ở phía trước ... Chúng tôi không còn nhận thấy mình bị giới hạn bởi đường hầm nữa."

Hiện tại, không ai dám từ bỏ định luật Moore hoàn toàn.

Giám đốc điều hành Intel Pat Gelsinger đã thề sẽ "vắt kiệt bảng tuần hoàn" để giữ cho định luật Moore tồn tại khi công ty cố gắng thúc đẩy năm thế hệ trong bốn năm để lấy lại vị trí dẫn đầu đã mất trong sản xuất chất bán dẫn. "Chúng tôi sẽ bẻ cong vật lý và tìm ra những cách mới để đổi mới - cả kiến trúc bóng bán dẫn và cả cách chúng tôi đóng gói và phân phối ở đây."

Ngoài các con chip 2nm dự kiến sẽ được ra mắt trong 2 năm tới, các nhà sản xuất hàng đầu đã phát triển chip 1,4nm và đặt mục tiêu đến chip 1nm vào năm 2032.

Để làm được điều đó, người ta cần phải tìm được một cấu trúc bóng bán dẫn mới. Gần nhất, một nghiên cứu công bố hồi năm 2022 bởi các nhà nghiên cứu của Intel ở Bỉ tuyên bố đã có đột phá quan trọng trong việc xếp các bóng bán dẫn theo chiều dọc để đạt được tiến trình 1nm.

Business-ASML---Employees-assembling-an-EUV-system-(ASML).jpg.webp

Business-ASML---Employees-assembling-an-EUV-system-(ASML).jpg.webp

Còn ở góc độ đơn vị cung cấp thiết bị quang khắc tiên tiến lớn nhất thế giới là ASML, họ nói rằng "Định luật Moore đã được tuyên bố là đã chết nhiều lần, nhưng nó vẫn còn ở đây."

Tuy nhiên, tham vọng phải được đo lường dựa trên chi phí. Khoản đầu tư ban đầu để phát triển chip 2-nm, phù hợp để chạy điện toán AI, sẽ lên tới gần 30 tỷ đô la. Cho tiện so sánh, con số này lớn gấp 10 lần so với chi phí sản xuất các con chip xử lý cao cấp hiện nay trên các thiết bị điện tử tiêu dùng. Một minh chứng cho việc chi phí sản xuất đã tăng vọt. Hiện chi phí sản xuất bộ xử lý iPhone đã tăng gấp mười lần trong thập kỷ qua. Nếu như hồi xưa, người ta tính chi phí một con vi xử lý 28nm dựa trên số lượng bóng bán dẫn, nhưng giờ đây điều đó đã không còn đúng nữa.

Và rồi cuối cùng, liệu ngành công nghiệp chip sẽ đạt tới điểm giới hạn như cách nó đã từng xảy ra với nhiều ngành công nghiệp khác, thí dụ như thép, nhựa hay gần đây là màn hình? Tại một sự kiện, mình đã từng hỏi nhỏ một bác kỹ sư chip về tốc độ thu nhỏ tiến trình ở các hãng? Câu trả lời của bác ấy khiến mình gợi lên nhiều suy nghĩ: "7nm, 5nm, 3nm, 2nm, 1nm,... rồi sao nữa?" Đó là đích đến, còn con đường đi đến đó hiện vẫn đang đầy các biến động ảnh hưởng tới cả địa chính trị của cả toàn cầu.

Gần đây mình nghĩ về con đường nhiều hơn, đặc biệt là khi Intel nói về các die chip thủy tinh giúp họ xuống tiến trình thấp hơn? Liệu đó là một cách vắt kiệt bảng tuần hoàn? Sẽ có chuyện gì nữa? Cùng nhau hóng ở năm 2024 sắp tới nhé.

Máy tính dùng chip ánh sáng sẽ nhanh hơn ít nhất 20 lần so với hiện nay

CHỦ ĐỀ TƯƠNG TỰ

Thử nghiệm cho thấy iGPU trên Intel Arrow Lake-H và Arrow Lake-S rất hứa hẹn, mạnh hơn Meteor Lake

TSMC được cho rằng đang thúc đẩy kế hoạch sản xuất chip 2nm và 1.4nm: Tương lai của Apple Silicon

TSMC sẽ có khoản hỗ trợ tài chính tới gần 12 tỷ USD cho dự án ở Arizona

Core i9-14900KS: CPU Desktop " Nhanh Nhất Thế Giới " với Xung Nhịp 6.2GHz đã chính thức ra mắt