Cuộc chiến công nghệ và những con chip

Tương lai nào cho những con chip mạnh nhất thế giới?

Tại nhiều quốc gia trên thế giới có nền công nghệ thông tin tiên tiến, các chuyên gia thuật toán hầu như đã từng nghe đến “dịch vụ đám mây” dành cho doanh nghiệp, một sản phẩm của Công ty ByteDance, Trung Quốc. Nó giúp giảm thời gian đào tạo mô hình nhận dạng hình ảnh, trí tuệ nhân tạo (Al) từ 5 ngày xuống còn 3 ngày dựa trên nền tảng số Sinian do Tập đoàn Alibaba Cloud phát triển. Thuật toán Sinian đã đánh bại kỷ lục của gã khổng lồ công nghệ Google bằng cách nhận dạng 1,078 triệu hình ảnh mỗi giây, và nguyên mẫu siêu máy tính NF5488A5 của nhà sản xuất máy chủ lớn nhất Trung Quốc được ca ngợi là “sản phẩm đẳng cấp thế giới trong phân khúc xử lý hình ảnh y tế, nhận dạng giọng nói, xử lý ngôn ngữ và phân tích dữ liệu lớn”.

Thế nhưng giờ đây, lệnh ngừng xuất khẩu 2 con chip mạnh nhất thế giới là A100 và H100 do Công ty Nvidia Corp, Mỹ, chế tạo nếu không có giấy phép từ Washington đã gây xôn xao trong giới công nghệ thông tin Trung Quốc. Không có A100 và H100 nghĩa là nhiều chương trình sử dụng Al, điện toán đám mây, xe tự lái, phân tích dữ liệu, nhận dạng hình ảnh… sẽ phải dừng lại vì không có sản phẩm thay thế ngay lập tức. Tuy nhiên, nhiều người trong ngành hy vọng các công ty Trung Quốc sẽ tích trữ chip Nvidia trước khi lệnh cấm có hiệu lực và một trong những công ty này là nhà sản xuất xe hơi tự lái Xpeng.

Họ cho biết đã dự phòng chip A100 đủ dùng trong vài năm trước khi Trung Quốc có thể tự phát triển cho riêng mình những thế hệ chip có tính năng tương tự mặc dù He Xiaopeng, Giám đốc điều hành Công ty XPeng cho biết trên tài khoản WeChat: “Các biện pháp của Mỹ sẽ mang lại thách thức với việc đào tạo đám mây cho tất cả các lái xe tự lái”.

Chip A100 thế hệ hiện tại của Nvidia là một trong những chip mạnh nhất thế giới với 54 tỷ bóng bán dẫn trong khi chip H100 - là thứ mà không một công ty Trung Quốc nào có thể mua nếu không có sự chấp thuận của Chính phủ Mỹ - có 80 tỷ bóng bán dẫn trên một bo mạch. Song song với lệnh cấm, Chính phủ Mỹ đã cho Nvidia một năm để hoàn tất công việc phát triển chip H100 ở Trung Quốc đồng thời nhấn mạnh rằng “Mỹ không muốn các công ty của mình triển khai công nghệ nhạy cảm trong lãnh thổ Trung Quốc”. Theo Nvidia, sự hạn chế ấy sẽ gây thiệt hại 400 triệu USD chỉ trong quý 3 năm 2022 và Nvidia có thể phải chuyển một số hoạt động ra khỏi Trung Quốc.

Nhưng không chỉ chip A100 và H100, kỹ thuật in thạch bản là một quy trình quan trọng của việc sản xuất chip và được sử dụng để tạo ra các mẫu trên tấm silicon bằng tia cực tím (UV). Các đường kẻ mà máy in thạch bản tạo ra trên tấm silicon càng mỏng thì càng chứa được nhiều bóng bán dẫn để hình thành một con chip. Mỗi thước đo - thí dụ 14 nanomet (nm) hoặc 7nm hoặc 5nm... (1 nanomet bằng 1 phần tỉ mét) là chỉ số đo mật độ của các bóng bán dẫn trên chip và càng có nhiều bóng bán dẫn thì khả năng tính toán của nó càng lớn.

Những năm trước đây, các nhà sản xuất chip trên thế giới như Nvidia Corp, Advanced Micro Devices, Microsemi hoặc Xilinx (hiện là một phần của Tập đoàn AMD, Mỹ), TSMC, Samsung và SK Hynix, Hàn Quốc…, đều sử dụng thiết bị quang học tia cực tím sâu (DUV) nhưng nay họ đã chuyển sang sử dụng kỹ thuật in thạch bản EUV để cho ra đời những con chip bước sóng 5nm hoặc 3nm. Tất cả đều có xuất xứ từ nhà máy ASML của Hà Lan và nó cũng là nhà máy duy nhất trên thế giới sản xuất thiết bị in thạch bản. Nhưng nay với lệnh cấm xuất khẩu chip của Chính phủ Mỹ bởi lẽ nguồn tia cực tím cho EUV lại do một công ty Mỹ cung cấp nên ASML cũng sẽ dừng việc bán EUV cho Trung Quốc.

Một thành viên của ban quản trị ASML cho biết hiện tại họ vẫn bán EUV cho Trung Quốc nhưng “điều này cũng có thể thay đổi trong tương lai”. Theo các chuyên gia công nghệ thông tin, lệnh cấm bán chip và thiết bị in thạch bản EUV đồng nghĩa với việc “sẽ không có thành tựu nào đáng kể có thể đạt được trong số những công ty công nghệ hàng đầu Trung Quốc nếu không có các bộ xử lý đồ họa mạnh, cung cấp bởi Nvidia Corp”.

Theo ước tính của Công ty dịch vụ đầu tư chứng khoán Fubon (Fubon Securities Investment Services), chip A100 của Nvidia chiếm 95% thị phần thế giới, 5% còn lại do Advanced Micro Devices, Mỹ, nhưng cũng như Nvidia, Advanced Micro Devices cũng bị ràng buộc bởi các hạn chế xuất khẩu tương tự.

Một phần của lệnh cấm này có thể bắt nguồn từ những nguyên nhân sâu xa: Hồi tháng 6 năm nay, Trung tâm An ninh và Công nghệ mới tại Washington cho biết, gần như tất cả 97 chip AI trong hồ sơ mua bán thiết bị quân sự công khai của Trung Quốc từ tháng 4 đến tháng 11-2020, được thiết kế bởi các công ty Mỹ Nvidia, Intel, Microsemi hoặc Xilinx. Người phát ngôn của Nvidia cho biết các quan chức Mỹ nói với họ rằng “quy tắc mới sẽ giải quyết những rủi ro mà các sản phẩm có thể được sử dụng hoặc chuyển hướng sang mục tiêu quân sự”.

Sau khi lệnh cấm được Nvidia công bố, chỉ trong vài giờ, cổ phiếu của họ đã giảm 6,6% còn cổ phiếu của Advanced Micro Devices Inc(AMD) giảm 3,7% trong lúc tại Trung Quốc, Công ty Cambricon Technologies, Trung Quốc cho biết họ đã có giải pháp thay thế để sản xuất chip AI. Hai ngày sau khi có lệnh cấm, cổ phiếu của Cambricon Technologies tăng hơn 30%.

Nhận thức được rằng ngành công nghiệp bán dẫn, đặc biệt là sản xuất chip tiên tiến sẽ dẫn đến những thành công trong việc áp dụng Al vào rất nhiều ngành nghề, SMIC, nhà sản xuất chip có trụ sở tại Thượng Hải đã phát hành chip 7nm của mình, và đã xuất hiện trên thị trường. Hiện tại, chỉ có TSMC của Đài Loan và Sam Sung của Hàn Quốc là thành công trong việc sản xuất chip 7nm.

Dylan Patel, nhà phân tích công nghệ hàng đầu của Nvidia cho biết: “SMIC Trung Quốc đang áp dụng quy trình đúc với các chip thương mại có sẵn trên thị trường mở, tiên tiến hơn bất kỳ công ty Mỹ hoặc châu Âu nào, đã biến SMIC là nhà sản xuất chip lớn thứ năm thế giới”.

Trong một cuộc họp báo, Shu Jieting, phát ngôn viên của Bộ Thương mại Trung Quốc đã phản ứng bằng cách cáo buộc: “Mỹ tiếp tục lạm dụng các biện pháp kiểm soát để hạn chế xuất khẩu các mặt hàng liên quan đến chất bán dẫn sang Trung Quốc, điều mà Trung Quốc kiên quyết phản đối vì động thái này làm tổn hại đến quyền và lợi ích hợp pháp của cả các công ty Trung Quốc lẫn Mỹ. Trung Quốc kêu gọi Mỹ dừng ngay hành vi này và đối xử công bằng với các công ty của tất cả các nước”.

Đây không phải là lần đầu tiên Mỹ cắt đứt nguồn cung chip cho các công ty Trung Quốc. Vào năm 2020, chính quyền Tổng thống Donald Trump đã cấm các nhà cung cấp bán những con chip sản xuất bằng công nghệ của Mỹ cho gã khổng lồ công nghệ Huawei, Trung Quốc nếu không có giấy phép đặc biệt. Nó đã gây ra sự đứt gãy tạm thời trong việc sản xuất những máy tính tiền có khả năng nhận dạng khuôn mặt, giọng nói hoặc nhận dạng hình ảnh trong điện thoại thông minh.

Các nguồn tin của Cơ quan An ninh quốc gia Mỹ (NSA) cho biết lệnh cấm đã ngăn cản việc sử dụng chip để dò tìm các mục tiêu quân sự thông qua vệ tinh hoặc chặn lọc các thông tin liên lạc kỹ thuật số để thu thập tình báo.

Khi căng thẳng giữa Mỹ và Trung Quốc gia tăng sau chuyến thăm Đài Loan của bà Nancy Pelosi, cuộc chiến công nghệ giữa hai bên cũng bước sang một ngã rẽ mới. Cả hai viện trong Quốc hội Mỹ đã thông qua kế hoạch trị giá 280 tỷ USD, gọi là “Đạo luật về chip và khoa học” để thúc đẩy sản xuất ngành chip của Mỹ bởi lẽ hiện nay, 75% con chip trên thế giới đều xuất xưởng ở Đài Loan, Hàn Quốc và Trung Quốc, trong lúc 96% thiết kế chip là của các công ty Mỹ.

Vì thế, nước Mỹ đặt mục tiêu đưa ngành công nghiệp bán dẫn trở lại Mỹ thông qua đạo luật về chip và khoa học: Bất kỳ công ty nào sử dụng khoản trợ cấp trị giá 52,7 tỷ USD để định vị sản xuất chip máy tính ở Mỹ đều bị cấm mở rộng hoặc nâng cấp các cơ sở của họ ở Trung Quốc.

Do đó các công ty như Sam Sung và SK Hynix, Hàn Quốc, là hai nhà sản xuất chip lớn đã đầu tư đáng kể vào Trung Quốc giờ đây sẽ phải lựa chọn giữa việc từ bỏ các khoản đầu tư ở đại lục hoặc không sử dụng trợ cấp của Mỹ.

Ngành công nghiệp bán dẫn đang ở ngã ba đường

Cuối cùng, ngành công nghiệp bán dẫn thế giới rõ ràng đang ở ngã ba đường với nguy cơ chuỗi cung ứng toàn cầu bị chia tách thành hai khối cạnh tranh, một do Mỹ và một do Trung Quốc. Theo các chuyên gia công nghiệp bán dẫn Mỹ thì nếu sự chia tách như vậy xảy ra thì Mỹ, nước dẫn đầu trong một số lĩnh vực công nghệ hiện nay sẽ mất vị trí này trong vòng 5 hoặc 10 năm tới ở thị trường Trung Quốc, còn Trung Quốc sẽ phải đối mặt với những bước thụt lùi tạm thời bởi lẽ hiện tại, Trung Quốc chưa thể sản xuất thành công chip 5nm hoặc 3nm nếu không có máy in thạch bản EUV trong bối cảnh họ chỉ còn nhập được DUV từ ASML, Hà Lan cho đến khi lệnh cấm từ phía Mỹ có hiệu lực.

Để đối phó, Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE), là nhà sản xuất hàng đầu ở Trung Quốc thông báo họ sẽ đưa ra thị trường máy DUV 28nm đầu tiên của mình trong năm 2022 để sản xuất chip 14nm và còn có thể sản xuất chip 7nm. Nếu thông tin nói trên đúng như SMEE thông báo thì điều này sẽ làm thay đổi cán cân Al.

Tuy nhiên, dù SMEE chưa thể sản xuất chip 7nm nhưng trên thực tế, phần lớn nhu cầu về chip hiện nay vẫn chưa cần đến các loại cao cấp như 7 hoặc 5nm, mà chip 10nm chính là thứ “quyến rũ nhất” với máy tính xách tay, điện thoại thông minh cùng hàng nghìn ứng dụng Al khác trong bối cảnh Trung Quốc dường như đã làm chủ được công nghệ sản xuất chip 10nm, thậm chí là với cả máy in thạch bản DUV.

Theo một báo cáo của Hiệp hội công nghiệp bán dẫn thế giới (BCG/SIA), biện pháp thông minh nhất của Mỹ và phương Tây trong cuộc chiến công nghệ với Trung Quốc là chỉ nên giới hạn những công cụ có thể phục vụ cho mục tiêu quân sự, chẳng hạn như phần mềm EDA, tự động hóa thiết kế điện tử chuyên dùng trong sản xuất chip, hoặc GAAFET (bóng bán dẫn hiệu ứng trường toàn cổng) là cấu trúc mạch tiên tiến nhất hiện nay, rất quan trọng để tạo ra các chip tiên tiến hơn A100 hoặc H100 trong tương lai. Như vậy, các công ty Mỹ vẫn có thể thu được lợi nhuận từ những phần còn lại…