Các công ty như Amazon.com Inc., Meta Platforms Inc. và Microsoft Corp. đang đổ hàng trăm tỉ đô la vào các trung tâm dữ liệu và các dòng chip tiên tiến do gã khổng lồ bán dẫn Nvidia Corp. của Mỹ phát triển.

Trong khi đó, Trung Quốc đang đối mặt với nguy cơ tụt hậu trong cuộc đua AI khi các hạn chế thương mại của Mỹ làm giới hạn khả năng tiếp cận của nước này đối với công nghệ sản xuất chip quan trọng.

Trong bối cảnh đó, gã khổng lồ công nghệ Trung Quốc Huawei Technologies Co. đã thu hút sự chú ý của các nhà quan sát ngành và các nhà đầu tư vào ngày 25 tháng 5, khi người đứng đầu mảng bán dẫn của hãng, bà Hà Đình Ba (He Tingbo), phác thảo một hướng tiếp cận mới trong thiết kế chip — một sự chuyển dịch khỏi trọng tâm kéo dài hàng thập kỷ của ngành công nghiệp là thu nhỏ các bóng bán dẫn để cải thiện hiệu suất.

Tầm nhìn của công ty nhằm cải thiện hiệu quả bán dẫn, được gọi là Định luật Định tiến Tau (Tau Scaling Law), đã kích hoạt một đợt tăng giá trên toàn lĩnh vực sản xuất chip của Trung Quốc vào ngày hôm sau. Các nhà đầu tư đặt cược vào khả năng đổi mới sáng tạo của Huawei trong phạm vi các rào cản do lệnh hạn chế thương mại của Mỹ áp đặt, đẩy cổ phiếu của đối tác sản xuất chip Semiconductor Manufacturing International Corp. (SMIC) tăng gần 6%.

Chúng ta biết gì về kế hoạch của Huawei?

Nhiều thập kỷ trước, đồng sáng lập Intel Corp., ông Gordon Moore, đã dự đoán rằng những tiến bộ trong sản xuất bán dẫn sẽ cho phép số lượng bóng bán dẫn trên một vi mạch tích hợp tăng khoảng gấp đôi sau mỗi hai năm. Quan sát này, sau đó được biết đến với tên gọi Định luật Moore, đã đúng trong nhiều thập kỷ khi các bóng bán dẫn nhỏ hơn trên các vi mạch xếp mật độ dày hơn giúp tăng hiệu suất đồng thời tiêu thụ ít điện năng hơn.

Định luật Định tiến Tau do Huawei đề xuất nhằm mục đích chuyển dịch khỏi mô hình đó bằng cách cải thiện hiệu suất không phải thông qua các bóng bán dẫn ngày càng thu nhỏ, mà bằng cách rút ngắn khoảng cách mà dữ liệu phải di chuyển bên trong một bộ vi xử lý.

Công ty gọi công nghệ này là LogicFolding (Gấp logic): chia tách sơ đồ thiết kế của một con chip phẳng thông thường thành các lát cắt chứa các khối điện toán và xếp chồng chúng lên nhau để thông tin có thể di chuyển nhanh hơn. Mặc dù khái niệm này không mới — các nhà thiết kế chip bao gồm cả đơn vị dẫn đầu ngành là Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC) đã và đang sử dụng các công nghệ xếp chồng tiên tiến — nhưng Huawei đang đề xuất một sự tái thiết kế mạnh mẽ hơn đối với chính cấu trúc chip.

Hướng tiếp cận như vậy có thể đối mặt với những thách thức kỹ thuật lớn, bao gồm độ phức tạp trong sản xuất, sự tản nhiệt và việc cung cấp năng lượng. Việc liệu công nghệ này có thể được triển khai một cách kinh tế và ở quy mô lớn hay không vẫn còn là một dấu hỏi. Tuy nhiên, Huawei đã vạch ra một lộ trình đầy tham vọng cho LogicFolding và cho biết họ có kế hoạch đưa những con chip đầu tiên loại này vào điện thoại thông minh vào cuối năm nay.

Theo Hà Huy (He Hui), một nhà phân tích tại Thượng Hải thuộc công ty nghiên cứu và tư vấn công nghệ toàn cầu Omdia, Huawei không có gì để mất khi theo đuổi hướng tiếp cận mới này, xét đến việc công ty đã chạm tới các giới hạn vật lý của những công nghệ hiện có mà họ có thể sử dụng.

Điều gì khiến một bước đột phá như vậy trở nên quan trọng?

Huawei hiện đang hoạt động gần các giới hạn vật lý của công nghệ sản xuất hiện có sẵn của họ. Công ty bị hạn chế một cách hiệu quả ở việc sản xuất chip ở tiến trình hình học 7 nanomet (7nm), vì các hạn chế xuất khẩu do Mỹ dẫn đầu đã cắt đứt quyền tiếp cận của họ đối với các hệ thống quang khắc cực tím cực ngắn (EUV) cần thiết để tạo hình các bóng bán dẫn ngày càng nhỏ hơn một cách hiệu quả và ở quy mô lớn.

Nếu thành công, một bước đột phá như vậy có thể cho phép Huawei lách qua các hạn chế thương mại này bằng cách cải thiện hiệu suất chip thông qua đổi mới thiết kế và đóng gói, thay vì thông qua công nghệ mà họ không có quyền tiếp cận.

Điều này có thể giúp thu hẹp khoảng cách công nghệ với các đối thủ như TSMC. Bằng cách sử dụng công nghệ LogicFolding, Huawei cho biết họ đặt mục tiêu sản xuất các chất bán dẫn có hiệu suất tương đương với chip 1.4nm vào năm 2031. Mục tiêu đó vẫn sẽ khiến Huawei đi sau TSMC vài năm (đơn vị đang nhắm tới các tiến bộ tương tự vào năm 2028), nhưng nó sẽ thể hiện một khoảng cách được thu hẹp đáng kể so với hiện tại. Huawei và đối tác sản xuất SMIC của họ hiện đang đi sau nhà sản xuất chip Đài Loan vài thế hệ.

Những thách thức có thể xảy ra với công nghệ LogicFolding là gì?

Việc thêm nhiều lớp hơn vào một chồng chip sẽ làm tăng đáng kể độ phức tạp trong sản xuất và làm tăng khả năng xảy ra lỗi, có nguy cơ làm giảm tỉ lệ thành phẩm (yield) của các con chip có thể thương mại hóa.

Hướng tiếp cận xếp chồng cũng có thể tạo ra các thách thức lớn về nhiệt độ, vì các con chip được xếp lớp dày đặc có xu hướng giữ nhiều nhiệt hơn và có thể yêu cầu các hệ thống làm mát tiên tiến hơn. Một ưu điểm lớn của chip phẳng truyền thống là diện tích bề mặt tối đa dành cho việc tản nhiệt.

Tại sao Mỹ hạn chế Trung Quốc tiếp cận công nghệ chế tạo chip của mình?

Cả Mỹ và Trung Quốc đều coi các tiến bộ trong AI là có tầm quan trọng chiến lược không chỉ về mặt kinh tế mà còn về mặt quân sự, và Washington có ý định duy trì vị thế dẫn đầu của mình trước Bắc Kinh trong lĩnh vực này.

Các chính quyền Mỹ liên tiếp từ cả hai đảng chính trị đã đều đặn mở rộng các hạn chế xuất khẩu đối với Trung Quốc, không chỉ nhắm vào các chip AI tiên tiến mà còn vào các công cụ và máy móc cần thiết để chế tạo ra chúng. Các quan chức Mỹ lập luận rằng việc giới hạn khả năng tiếp cận của Trung Quốc đối với các chất bán dẫn tiên tiến có thể làm chậm quá trình phát triển các năng lực quân sự, giám sát và quốc phòng tiên tiến của nước này.

Đồng thời, một số nhà hoạch định chính sách và giám đốc điều hành ngành của Mỹ — bao gồm cả Giám đốc điều hành Nvidia, ông Jensen Huang — đã lập luận rằng việc hạn chế tiếp cận cuối cùng có thể phản tác dụng bằng cách thúc đẩy các đối thủ Trung Quốc tăng tốc phát triển công nghệ của riêng họ.