Cách các công ty Trung Quốc lách hạn chế Mỹ về chip AI

“Vườn nhỏ, rào cao”

Triển lãm Computex 2024 bế mạc mới đây ở Đài Bắc đã quy tụ các nhà sản xuất máy tính nổi tiếng nhất thế giới, cùng một số lượng lớn chưa từng có các giám đốc điều hành của các nhà sản xuất chip làm diễn giả chính. Chủ đề của lần triển lãm này là trí tuệ nhân tạo (AI), tính bền vững của năng lượng xanh và đổi mới sáng tạo, trong đó đặc biệt nhấn mạnh về sự khởi đầu của kỷ nguyên chip tiến trình 3 nanomet (nm) trong AI. Các sản phẩm công nghệ chip khối xử lý đồ họa (GPU) 3nm được ra mắt bao gồm nền tảng Rubin của Nvidia, Lunar Lake của Intel, MI350 của AMD, và kiến trúc v9.2 của ARM được triển khai trên tiến trình 3nm.

Trong lĩnh vực AI, sự khác biệt về sức mạnh tính toán giữa chip 7nm và 3nm nằm ở số lượng bóng bán dẫn. So sánh giữa chip A100 7nm với B200 4nm của Nvidia, số lượng bóng bán dẫn tăng đáng kể, từ 54,2 tỷ lên 208 tỷ, gấp gần 4 lần. Về tính toán độ chính xác dấu phẩy động một nửa (FP16), B200 có thể thực hiện 2.250 TFLOPS (nghìn tỷ phép tính trong một giây - đơn vị đo hiệu năng của máy tính), trong khi A100 thực hiện được 312 TFLOPS, tăng hơn 7 lần. Nếu tính đến hiệu suất của các thành phần ngoại vi và hệ sinh thái, sức mạnh tính toán thực tế của nhóm chip 3nm vượt xa hệ số nhân nêu trên.

Mục tiêu trong chính sách công nghệ của chính quyền Biden - cách tiếp cận “vườn nhỏ, rào cao” - là cản trở, làm tê liệt và trì hoãn Trung Quốc phát triển loại công nghệ chip tiên tiến này. Bằng cách này, Washington tìm cách ngăn chặn tiến trình phát triển năng lực AI và máy tính hiệu năng cao (HPC) của Bắc Kinh, nhờ đó “câu giờ” để Mỹ và các nước đồng minh mở rộng vị thế dẫn đầu trong công nghệ tiên tiến. Nhưng cho đến nay, các biện pháp này chưa đạt được nhiều thành công.

4 kẽ hở trên “hàng rào cao”

Do các lệnh trừng phạt của Mỹ, Trung Quốc đã đối mặt với các thách thức lớn trong quá trình sản xuất chip tiên tiến. Để giải quyết các thách thức trong việc có được chip AI, các công ty Trung Quốc đã phản ứng bằng 4 cách: dự trữ một lượng lớn chip AI; nâng cấp quy trình gia công và công cụ thiết kế chip; nhập trái phép chip thông qua bên thứ 3; sử dụng dịch vụ AI nước ngoài (offshore).

Trước khi Mỹ áp đặt các hạn chế xuất khẩu chip AI đối với Trung Quốc vào ngày 7/10/2022, các công ty AI lớn và nhà cung cấp dịch vụ đám mây của Trung Quốc đã kịp tích trữ hoặc đặt hàng một lượng đáng kể chip AI. Mặc dù vẫn chưa rõ số lượng chip được chuyển tới Trung Quốc trên thực tế, nhưng nước này nhiều khả năng đã có đủ chip để phát triển các mô hình AI cần thiết cho đến cuối năm 2024. Để kéo dài thời hạn của nguồn cung chip tiên tiến, Trung Quốc tập trung sử dụng chip tiên tiến cho việc đào tạo mô hình, vốn đòi hỏi hiệu năng tính toán cao nhất.

Vì các hạn chế xuất khẩu của Mỹ, các công ty chip nước này không thể xuất khẩu GPU sang Trung Quốc. Do đó, Trung Quốc đã kêu gọi tự lực trong nguồn cung chip, cũng như “độc lập và duy trì quyền kiểm soát” trong tiến bộ công nghệ. Trung Quốc gần đây đã phân bổ thêm 48 tỷ USD với mục tiêu tăng cường năng lực sản xuất chip trong nước, bất chấp tình trạng tham nhũng từng bị phát hiện trong các quỹ chip trước đó, với tổng số tiền lên tới 50 tỷ USD.

Mặc dù không đạt được kết quả như mong đợi, nhưng các nỗ lực trước đây đã mang lại một số bước tiến. Hiện nay, Trung Quốc đã có nhiều nhà sản xuất chip AI trong nước, có thể kể đến Hisilicon với Ascend 910B (7nm) và Kunpeng-920 (7nm), Baidu với Kunlun thế hệ 2 (7nm), Alibaba với T-head (12nm), Tencent với Zixiao (12nm), Taishan với V120 (7nm). Bộ chip AI mới của Hisilicon đã nổi lên như một giải pháp thay thế khả thi cho chip của các công ty Mỹ. Trước đây, chip do Trung Quốc sản xuất tụt hậu so với các đối thủ phương Tây về hiệu suất và tính ổn định, làm cản trở sự phát triển của các mô hình AI quy mô lớn ở Trung Quốc. Tuy nhiên, họ vẫn có thể xây dựng mô hình bằng cách tập hợp nhiều chip lại với nhau.

Trung Quốc còn có chính sách trợ cấp cho các công ty nhỏ thiết kế chip, cho phép các công ty này thiết kế chip AI đơn nhiệm cho nhiều mục đích đa dạng. Những chip này chỉ có thể được sản xuất trong nước dựa trên tiến trình 7nm của Tập đoàn sản xuất chất bán dẫn quốc tế (SMIC) thuộc Trung Quốc. Tuy nhiên, vì nhu cầu của Huawei chiếm toàn bộ năng lực sản xuất hạn chế của SMIC, nên một số công ty thiết kế mạch tích hợp buộc phải hạ phiên bản của bộ xử lý và tìm kiếm sự trợ giúp của Tập đoàn sản xuất chất bán dẫn Đài Loan là TSMC. TSMC đã từ chối các yêu cầu này.

Giống như trong tình huống phương Tây áp đặt lệnh trừng phạt để cản trở Nga tiếp cận linh kiện lưỡng dụng, nhập khẩu từ bên thứ 3 cũng trở thành kẽ hở trong các hạn chế xuất khẩu chất bán dẫn đối với Trung Quốc. Tháng 10/2022, Cục Công nghệ và an ninh (BIS) thuộc Bộ Thương mại Mỹ đã cấm xuất khẩu chip A100 và H100 của Nvidia sang Trung Quốc. Lệnh cấm này đã mở rộng sang chip A800 và H800. Tuy nhiên, các hạn chế này không đạt được kết quả như mong đợi. Một số chip vẫn được bí mật nhập khẩu vào Trung Quốc thông qua các công ty ma. Đây là lý do Chính phủ Mỹ lo ngại việc Trung Đông mua chip với số lượng lớn. Mặc dù không có bằng chứng nào cho thấy Chính phủ Trung Quốc dính líu đến việc tạo điều kiện cho buôn lậu, nhưng cũng không có bằng chứng để bác bỏ điều này.

Một cách tiếp cận khác để các công ty Trung Quốc lách các hạn chế là thuê các dịch vụ đám mây đặt tại Mỹ. Chính phủ Mỹ vẫn chưa đưa ra bất kỳ biện pháp hiệu quả nào để giải quyết lỗ hổng này. Ngay cả khi lỗ hổng này đã được khắc phục, vẫn không rõ liệu các công ty AI Trung Quốc có khả năng sử dụng dịch vụ đám mây của các bên khác, như châu Âu hay Trung Đông không.

Đạt bước tiến liên tiếp trong chế tạo chip AI

Kết quả đã chỉ ra rằng chính sách “sân nhỏ, rào cao” của chính quyền ông Biden đã gây ra thách thức cho các công ty Trung Quốc trong việc có được chip AI tiên tiến. Ví dụ, TSMC đã bắt đầu sản xuất chất bán dẫn 16n vào năm 2015, trong khi Huawei bắt đầu sản xuất chất bán dẫn 14nm vào năm 2019, khoảng cách là 4 năm. TSMC bắt đầu sản xuất chip 7nm vào năm 2018, và SMIC bắt đầu vào năm 2023, với khoảng cách là 5 năm. Tuy nhiên, xét tới nhiều trở ngại do chính quyền Biden đặt ra trong thiết kế, sản xuất và nhân lực, thì tác động của chính sách này trong việc nới rộng khoảng cách công nghệ giữa Trung Quốc và phương Tây là không đáng kể, đặc biệt khi chính sách này không thể kìm hãm tham vọng của Trung Quốc trong việc đạt được các bước tiến về tiến trình sản xuất chất bán dẫn vượt mốc 7nm.

Nếu Trung Quốc đã bắt đầu sản xuất chip 5nm như các phương tiện truyền thông đã đưa tin, thì hàng rào này đã bị phá vỡ. Điểm yếu duy nhất còn lại của Trung Quốc là giá thành chip 7nm sản xuất trong nước còn cao, về lâu dài sẽ không khả thi về mặt thương mại nếu không có trợ cấp từ chính phủ.

Một mối lo ngại khác với phương Tây là sự đầu tư mạnh mẽ của Trung Quốc cho quy trình “trưởng thành” (mature process) trong vài năm gần đây. Đối với mature process, thị phần toàn cầu của Trung Quốc được dự đoán sẽ tăng từ 26% trong năm 2022 lên 45% vào năm 2027, vượt qua Đài Loan (Trung Quốc) trở thành nhà sản xuất lớn nhất thế giới. Mature process có thể mang lại đủ lợi nhuận để Trung Quốc trợ cấp cho quy trình tiên tiến (advanced process).

Chiến lược bù đắp phí tổn của advanced process bằng lợi nhuận của mature process là một phiên bản của “nông thôn bao vây thành thị” trong ngành công nghiệp bán dẫn. Đây là chiến lược mang màu sắc quân sự có tính chất địa lý từ lâu của các nhà lãnh đạo Trung Quốc đưa ra để chinh phục thành thị bằng cách thiết lập căn cứ quân sự ở khu vực nông thôn (mature process) và củng cố sức mạnh quân sự ở nông thôn cho đến thời điểm thích hợp để chiếm các thành phố - lấy nông thôn bao vây thành thị.

Mở rộng “đoàn kết kỹ thuật số”

Tóm lại, việc chỉ chú trọng áp đặt lệnh trừng phạt đối với advanced process để nới rộng khoảng cách công nghệ giữa phương Tây và Trung Quốc xem ra là không thực tế. Thay vào đó, các biện pháp nhằm vào cả advanced process và mature process được sử dụng ở Trung Quốc nên được xem xét đồng thời để bảo vệ một cách hiệu quả lợi ích quốc gia của Mỹ trong lĩnh vực công nghệ.

Đối với advanced process, Mỹ đã tiến hành nhiều biện pháp hạn chế. Các biện pháp bổ sung có thể bắt đầu bằng việc hạn chế Trung Quốc sử dụng kiến trúc v9.2 được triển khai trên tiến trình 3nm của ARM. Về phần mature process, vì Trung Quốc hiện đã nội địa hóa các công cụ sản xuất chất bán dẫn mà nước này cần, nên biện pháp tăng thuế với hàng điện tử tiêu dùng có thể hạn chế sức cạnh tranh và thị phần toàn cầu đối với mature process của Trung Quốc, đồng thời giảm bớt khả năng nước này trợ cấp cho advanced process bằng các sản phẩm mature process.

Tất cả các biện pháp trên đều đòi hỏi Mỹ phải thuyết phục các đồng minh tiến hành thêm các hành động chung. Đây là một trong những mục tiêu của khái niệm “đoàn kết kỹ thuật số” do Bộ Ngoại giao Mỹ thúc đẩy bấy lâu nay.