Cuộc đua "2 nanomet"
Các công ty bán dẫn hàng đầu thế giới đang chạy đua để chế tạo những con chip xử lý 2 nanomet nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao cho thế hệ smartphone tiếp theo, các trung tâm dữ liệu và trí tuệ nhân tạo (AI).
TSMC hiện vẫn được các nhà phân tích coi là công ty dẫn đầu trong lĩnh vực này, tuy nhiên, Samsung Electronics và Intel tin rằng bước nhảy vọt tiếp theo trong ngành bán dẫn chính là cơ hội để họ thu hẹp khoảng cách.
Trải qua nhiều thập kỷ, các hãng sản xuất chip vẫn luôn nỗ lực chế tạo ra những sản phẩm với kích thước nhỏ hơn. Các bóng bán dẫn càng nhỏ thì năng lượng tiêu thụ càng thấp và tốc độ càng cao. Ngày nay, các thuật ngữ “2 nm” và “3 nm” được sử dụng rộng rãi để chỉ mỗi thế hệ chip mới, thay vì kích thước thực tế của chất bán dẫn.
Bất kỳ công ty nào mở ra vị trí dẫn đầu về công nghệ chất bán dẫn thế hệ tiếp theo sẽ được đặt ở vị trí có tiềm năng thống trị ngành công nghiệp đã mang lại doanh số bán toàn cầu hơn 500 tỉ USD trong năm ngoái. Con số này được dự báo sẽ tiếp tục tăng trưởng do nhu cầu chip cho trung tâm dữ liệu vận hành các dịch vụ AI tăng cao.
TSMC, công ty thống trị thị trường bộ vi xử lý, hiện đã công bố kết quả thử nghiệm quy trình cho các nguyên bản “N2” – hay 2 nm – cho những khách hàng lớn nhất của họ, bao gồm Apple và Nvidia. Theo Financial Times, đây là thông tin được xác nhận từ hai nguồn đáng tin cậy.
Trong khi đó, 2 nguồn tin thân cận với Samsung cho hay hãng chip Hàn Quốc đang đưa ra những phiên bản giảm giá của 2 nguyên mẫu 2 nm mới nhất của họ, trong nỗ lực thu hút những khách hàng lớn, trong đó có Nvidia.
“Samsung coi 2 nm như yếu tố thay đổi cuộc chơi”, James Lim, chuyên gia phân tích đến từ quỹ phòng hộ Dalton Investment của Mỹ, nhận định. “Nhưng nhiều người đang nghi ngờ về khả năng thu hẹp khoảng cách của họ với TSMC”.
Intel, công ty từng có thời thống lĩnh thị trường, cũng đưa ra những tuyên bố mạnh mẽ về việc sản xuất thế hệ chip tiếp theo vào cuối năm 2024. Động thái này có thể giúp họ vượt trước các đối thủ châu Á, mặc dù còn nhiều nghi ngại về hiệu suất của sản phẩm đến từ công ty Mỹ.
TSMC, từng tuyên bố sẽ sản xuất hàng loạt chip 2 nm bắt đầu từ năm 2025, thường cho ra mắt phiên bản dành cho smartphone trước, trong đó Apple là khách hàng lớn nhất của họ. Các phiên bản dành cho máy tính cá nhân, và sau đó là những con chip máy tính hiệu suất cao được thiết kế để tải điện năng cao hơn, sẽ ra mắt muộn hơn.
Các mẫu smartphone chủ lực mới nhất của Apple, iPhone 15 (Pro và Pro Max), là những thiết bị tiêu dùng đại chúng đầu tiên được ứng dụng công nghệ chip 3 nm tại thời điểm ra mắt vào tháng 9 năm nay.
Cơ hội lật đổ "ngôi vương" của TSMC
Những thách thức của việc dịch chuyển khỏi một thế hệ, còn gọi là “node”, công nghệ xử lý sang thế hệ tiếp theo sẽ tăng thêm khi những con chip ngày càng trở nên nhỏ gọn hơn. Điều này làm tăng rủi ro xảy ra sai lầm khiến “ngôi vương” của TSMC bị sụp đổ.
TSMC khẳng định rằng phát triển công nghệ N2 của họ "đang diễn ra suôn sẻ và đúng tiến độ để có thể sản xuất hàng loạt vào năm 2025. Đây sẽ là công nghệ bán dẫn tiên tiến nhất trong ngành, với mật độ và hiệu quả năng lượng đỉnh cao khi được giới thiệu."
Tuy nhiên, Lucy Chen, Phó Giám đốc công ty nghiên cứu Isaiah Research, nhấn mạnh rằng chi phí chuyển đổi sang thế hệ chip bán dẫn tiếp theo đang tăng lên, trong khi cải thiện về hiệu suất lại đang chững lại. "Việc chuyển đổi sang thế hệ tiếp theo không còn hấp dẫn như trước đối với khách hàng," Chen lưu ý.
Nhiều chuyên gia cho rằng quá trình sản xuất hàng loạt có thể phải mất thêm 2 năm để thực hiện, và các vấn đề phức tạp là một phần không tránh khỏi trong quá trình sản xuất chip.
Theo TrendForce, Samsung hiện đang chiếm khoảng 25% thị phần chip tiên tiến trên toàn cầu, trong khi TSMC giữ lợi thế với 66%. Công ty Hàn Quốc nhận thức rằng quá trình chuyển đổi này là một cơ hội để họ thu hẹp khoảng cách.
Samsung đã trở thành công ty đầu tiên bắt đầu sản xuất hàng loạt chip 3 nm, hay chip “SF3”, vào năm ngoái, và cũng là công ty đầu tiên chuyển sang cấu trúc bóng bán dẫn mới có tên “Gate-All-Around” (GAA).
Theo thông tin từ hai nguồn đáng tin cậy, hãng thiết kế chip Qualcomm của Mỹ đang lên kế hoạch sử dụng chip "SF2" của Samsung cho bộ vi xử lý smartphone cao cấp thế hệ tiếp theo. Điều này đánh dấu một bước tiến mới khi Qualcomm chuyển đổi phần lớn chip di động chủ lực từ quy trình 4 nm của Samsung sang quy trình tương đương của TSMC.
“Chúng tôi đã chuẩn bị sẵn sàng cho việc sản xuất hàng loạt SF2 vào năm 2025”, Samsung tuyên bố. “Nhờ vị thế là công ty đầu tiên tạo bước nhảy vọt và chuyển sang cấu trúc GAA, chúng tôi hy vọng rằng quá trình chuyển dịch từ SF3 sang SF2 sẽ diễn ra suôn sẻ”.
Các nhà phân tích cho rằng, mặc dù Samsung là hãng đầu tiên đem những con chip 3 nm ra thị trường, nhưng vẫn gặp khó khăn với cái gọi là “yield rate” – tỷ lệ chip sản xuất ra được coi là có thể bàn giao cho khách hàng.
Công ty Hàn Quốc khẳng định rằng tỷ lệ sản xuất thành công đối với chip 3 nm đã được cải thiện. Nhưng tỷ lệ sản xuất con chip 3 nm đơn giản nhất của họ chỉ là 60%, thấp hơn kỳ vọng của khách hàng và còn có thể giảm hơn nữa khi công ty sản xuất những con chip phức tạp hơn, tương đương với chip A17 Pro của Apple hay các đơn vị xử lý đồ họa của Nvidia.
Còn nhiều thách thức
“Samsung đang cố gắng thực hiện cú nhảy vọt”, Dylan Patel, trưởng nhóm phân tích đến từ công ty nghiên cứu SemiAnalysis, cho hay. “Họ có thể tuyên bố bất cứ gì mà họ muốn, nhưng vẫn chưa cho ra được một con chip 3 nm chuẩn mực”.
Lee Jong-hwan, giáo sư chuyên ngành kỹ thuật bán dẫn hệ thống tại ĐH Sangmyung, thêm rằng Samsung cũng chịu rủi ro bởi thực tế rằng các đơn vị smartphone và thiết kế chip của họ chính là những bên cạnh tranh khốc liệt với những khách hàng tiềm năng muốn mua chip logic được sản xuất trong bộ phận sản xuất chip của họ.
“Cấu trúc của Samsung gây ra quan ngại đối với nhiều khách hàng tiềm năng về rủi ro bị rò rỉ công nghệ hoặc thiết kế”, ông Lee cho hay.
Trong khi đó, Intel cũng đang thúc đẩy nhanh node “18A” thế hệ tiếp theo trong các cuộc hội thảo công nghệ và cung cấp sản phẩm thử nghiệm miễn phí cho các công ty thiết kế chip. Công ty Mỹ cho hay họ sẽ bắt đầu sản xuất 18A vào cuối năm 2024, điều có thể giúp họ trở thành hãng chip đầu tiên chuyển dịch sang thế hệ mới.
Tuy nhiên, CC Wei, Giám đốc điều hành TSMC, không hề tỏ ra nao núng. Tháng 10 vừa qua, ông nói rằng, theo đánh giá nội bộ của công ty, phiên bản chip 3 nm mới nhất của họ, hiện đã có mặt trên thị trường, có thể so sánh với chip 18A của Intel xét về sức mạnh, hiệu suất và mật độ.
Cả Samsung và Intel đều hy vọng sẽ thu hẹp khoảng cách nhờ vào những khách hàng đang muốn giảm sự phụ thuộc vào TSMC – bất kể lý do về thương mại hay vấn đề địa chính trị. Trong tháng 7, CEO hãng sản xuất chip AMD của Mỹ cho hay họ sẽ “cân nhắc về những khả năng sản xuất khác” ngoài TSMC do theo đuổi “tính linh hoạt” cao hơn.
Leslie Wu, CEO của công ty tư vấn RHCC, cho rằng những khách hàng lớn vốn đòi hỏi công nghệ 2 nm đang tìm cách phân bổ hoạt động sản xuất của họ dựa trên nhiều hãng khác nhau. “Việc phụ thuộc vào TSMC là điều quá rủi ro”./.
Các hãng ô tô Trung Quốc gấp rút xây dựng chuỗi cung ứng chip bán dẫn riêng
Cuộc chiến chip bán dẫn: Cách Huawei khiến giới chức Mỹ 'giật mình'
[ĐỌC CHẬM] Xung đột toàn cầu thúc đẩy kế hoạch sản xuất chip Apple trên sa mạc như thế nào?
Theo Financial Times
