Công nghệ chip mỏng 'bằng 6 sợi tóc' khiến Mỹ nỗ lực ngăn Trung Quốc tiếp cận

Các mô-đun HBM 12 lớp, ở trên, và các mô-đun khác của Samsung Electronic được sắp xếp tại Seoul, Hàn Quốc vào ngày 4/4. Ảnh: Bloomberg.

Những quy định mới này không chỉ áp dụng với công nghệ bộ nhớ băng thông cao (HBM) sản xuất tại Mỹ mà còn đối với các sản phẩm tương tự được chế tạo tại các quốc gia khác.

Bộ nhớ băng thông cao (HBM) là gì?

HBM là loại chip nhớ được thiết kế theo cấu trúc xếp chồng, cho phép lưu trữ và truyền tải dữ liệu nhanh hơn rất nhiều so với công nghệ DRAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động) cũ.

Chip HBM hiện được sử dụng rộng rãi trong card đồ họa (graphic card), hệ thống máy tính hiệu năng cao, trung tâm dữ liệu và phương tiện tự hành. Đặc biệt, công nghệ này đóng vai trò thiết yếu trong các ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), bao gồm cả AI tạo sinh (generative AI).

Ông G. Dan Hutcheson, Phó Chủ tịch TechInsights, giải thích: "Bộ xử lý và bộ nhớ là hai thành phần cốt lõi của AI. Thiếu bộ nhớ, AI chẳng khác gì bộ não có khả năng tư duy logic nhưng lại không thể lưu trữ thông tin".

Lệnh hạn chế tác động thế nào đến Trung Quốc?

Các biện pháp kiểm soát xuất khẩu mới, được công bố vào ngày 2/12, là đợt hạn chế thứ ba trong ba năm qua của chính quyền Tổng thống Joe Biden, nhằm ngăn chặn Trung Quốc tiếp cận các công nghệ tiên tiến có thể tạo ra lợi thế quân sự.

Để đáp trả, Trung Quốc đã áp dụng các biện pháp hạn chế xuất khẩu đối với một số nguyên tố quan trọng trong sản xuất chip, như germani, gali và các nguyên tố khác.

Theo các chuyên gia, những biện pháp này sẽ làm chậm quá trình phát triển chip AI của Trung Quốc, đặc biệt là khả năng tiếp cận HBM chất lượng cao. Hiện tại, Trung Quốc vẫn tụt lại phía sau so với các đối thủ lớn như SK Hynix, Samsung của Hàn Quốc và Micron của Mỹ. Dù vậy, Trung Quốc đang nỗ lực thu hẹp khoảng cách đó bằng việc phát triển năng lực sản xuất trong nước.

Ông Jeffery Chiu, CEO của Ansforce – một công ty tư vấn công nghệ, nhận định: "Các hạn chế này sẽ tạm thời làm gián đoạn khả năng tiếp cận HBM tiên tiến của Trung Quốc. Tuy nhiên, về lâu dài, họ vẫn có thể tự phát triển công nghệ này, mặc dù chất lượng có thể không bằng".

Hai nhà sản xuất chip nhớ lớn nhất của Trung Quốc, Yangtze Memory Technologies và Changxin Memory Technologies, đang đẩy mạnh xây dựng các dây chuyền sản xuất HBM để đạt được mục tiêu tự chủ công nghệ.

Vì sao HBM quan trọng?

Điểm mạnh của HBM là khả năng lưu trữ dung lượng lớn và tốc độ truyền tải dữ liệu cực cao, điều này giúp các ứng dụng AI hoạt động trơn tru mà không bị gián đoạn. Khả năng lưu trữ dữ liệu lớn giúp xử lý và phân tích khối lượng thông tin khổng lồ, từ đó cải thiện hiệu suất của các mô hình AI. Đồng thời, tốc độ truyền tải cao (băng thông lớn) giống như một cao tốc nhiều làn xe, giúp giảm thiểu tắc nghẽn và tối ưu hóa khả năng lưu thông dữ liệu.

Ông Hutcheson giải thích: "Đó là sự khác biệt giữa một tuyến cao tốc hai làn xe và một cao tốc trăm làn. Với cao tốc trăm làn, bạn gần như không bao giờ gặp phải ùn tắc".

Gian hàng HBM của SK Hynix trong Triển lãm Chất bán dẫn SEDEX 2024 tại Seoul, Hàn Quốc vào ngày 25/10. Ảnh: Shutterstock.

Thị trường HBM hiện nay

Thị trường HBM toàn cầu hiện nay gần như bị thống trị bởi 3 công ty lớn. Theo dữ liệu của TrendForce năm 2022, SK Hynix dẫn đầu với 50% thị phần, theo sau là Samsung với 40% và Micron với 10%. Hai tập đoàn Hàn Quốc dự kiến sẽ duy trì vị thế dẫn đầu trong những năm tới, chiếm khoảng 95% thị phần vào năm 2024.

Micron đang đặt mục tiêu tăng trưởng thị phần HBM lên từ 20% đến 25% vào năm 2025, theo thông tin từ ông Praveen Vaidyanatha, giám đốc cấp cao của công ty.

Với giá trị cao, HBM đang thu hút sự chú ý mạnh mẽ từ các nhà sản xuất. Bà Avril Wu, Phó Chủ tịch cấp cao của TrendForce, cho biết: "Dự báo HBM sẽ chiếm hơn 20% giá trị thị trường chip nhớ toàn cầu vào năm 2024 và có thể vượt qua 30% vào năm 2025".

Quy trình sản xuất HBM

HBM được sản xuất thông qua phương pháp xếp chồng các chip nhớ thông thường thành nhiều lớp mỏng, tương tự như cách làm một chiếc bánh hamburger. Mặc dù có vẻ đơn giản, quy trình này đòi hỏi kỹ thuật cao và độ chính xác tuyệt đối, khiến giá thành của HBM cao hơn rất nhiều so với các chip nhớ truyền thống.

Mỗi chip HBM mỏng chỉ bằng 6 sợi tóc, và các lớp chip này phải được mài mỏng trước khi xếp chồng lên nhau. Các lỗ nhỏ trên mỗi lớp chip phải được khoan với độ chính xác tuyệt đối để dẫn dây điện qua. Quá trình này đòi hỏi trình độ kỹ thuật cực kỳ cao và dễ gặp phải sai sót.

Ông Hutcheson nhận xét: "Quy trình này rất dễ gặp lỗi, gần giống như việc xây dựng một ngôi nhà từ những lá bài".

Nhật Anh