Terafab có thể ngốn 5.000 tỉ USD, Elon Musk khó đạt tham vọng làm chủ chip 2 nanomet

Dự án theo kế hoạch được triển khai ở thành phố Austin (bang Texas, Mỹ), như một bước ngoặt chiến lược để giúp các công ty của ông, gồm Tesla, SpaceX và xAI, tự chủ trong sản xuất chip bán dẫn tiên tiến, giảm sự lệ thuộc vào các nhà cung cấp chip lớn như TSMC, Samsung và Micron Technology. Thế nhưng, Elon Musk và đội ngũ của ông phải đối mặt những thách thức cực lớn, cả về mặt kỹ thuật lẫn thực thi, để hiện thực hóa tham vọng này.

Cách đây 1 tuần, Elon Musk đứng trên sân khấu ở Austin công bố Terafab - dự án được mô tả là một nhà máy chip “tất cả trong một”, tích hợp từ thiết kế, sản xuất đến đóng gói và thử nghiệm. Ông nhấn mạnh chiến lược này nhằm đối phó với tình trạng hạn chế nguồn cung chip toàn cầu và nhu cầu AI ngày càng tăng mạnh mẽ.

Theo ông, nhu cầu xử lý AI của Tesla và SpaceX vượt xa khả năng sản xuất chip hiện tại mà các hãng như TSMC, Samsung, Micron Technology có thể cung cấp, khiến việc tự chế tạo chip trở nên cần thiết hơn bao giờ hết.

TSMC (Đài Loan) là nhà sản xuất chip theo hợp đồng lớn nhất thế giới. Samsung và Micron Technology là 2 trong 3 nhà sản xuất chip nhớ hàng đầu thế giới, cùng với SK Hynix.

“Chúng tôi hoặc là xây dựng Terafab, hoặc là không có chip”, Elon Musk nói trong một buổi thuyết trình hôm 21.3, đồng thời nhấn mạnh rằng sản lượng chip toàn cầu hiện tại chỉ đáp ứng một phần rất nhỏ nhu cầu tương lai của các công ty do ông điều hành.

Elon Musk không đưa ra lộ trình cụ thể cho Terafab và từng có tiền lệ công bố các dự án cực kỳ tham vọng, song nhiều trong số đó bị trì hoãn hoặc hủy bỏ.

Hiện chưa có thông tin về quỹ đầu tư bên ngoài nào tài trợ cho Terafab.

“1 terawatt năng lực tính toán mỗi năm”

Giám đốc điều hành Tesla và SpaceX cho biết Terafab sẽ sản xuất 1 terawatt năng lực tính toán mỗi năm, so với khoảng nửa terawatt đang được tạo ra trên toàn nước Mỹ. Tỷ phú giàu nhất thế giới nói rằng một loại chip sẽ được sử dụng cho các xe điện Tesla và robot hình người Optimus, trong khi loại chip thứ hai sẽ được thiết kế cho vệ tinh AI trong không gian.

“Chúng ta cần một chip công suất cao, được thiết kế cho môi trường không gian khắc nghiệt”, Elon Musk nhấn mạnh, đồng thời cho biết chip này cần hoạt động ở nhiệt độ cao hơn.

Đây không chỉ là một động thái kinh tế đơn thuần, mà còn là chiến lược để kiểm soát chuỗi cung ứng và đảm bảo nguồn chip phục vụ cho sự mở rộng công nghệ tương lai, từ xe tự lái đến vệ tinh AI trong không gian.

Tesla đang phát triển một lộ trình chip AI riêng để phục vụ các sản phẩm của mình.

AI4 đang được sử dụng trên nhiều ô tô điện Tesla hiện nay cho hệ thống hỗ trợ lái và các tính năng tự động hóa.

AI5 là bước nâng cấp lớn, dự kiến cung cấp năng lực xử lý mạnh hơn nhiều cho Full Self-Driving, giúp ô tô điện xử lý dữ liệu hình ảnh và ra quyết định lái xe theo thời gian thực.

Trong khi đó, AI6 được thiết kế cho các ứng dụng AI phức tạp hơn như Optimus, robotaxi và các trung tâm dữ liệu phục vụ huấn luyện mô hình AI.

Các chip này do Tesla tự thiết kế, nhưng việc sản xuất vẫn phải dựa vào nhà máy của TSMC và Samsung Electronics. Điều này khiến Tesla phụ thuộc vào năng lực sản xuất của đối tác, trong khi nhu cầu chip có thể tăng lên hàng chục triệu đơn vị mỗi năm khi xe tự lái và robot hình người được triển khai ở quy mô lớn.

Chính vì vậy, Elon Musk lên ý tưởng xây dựng Terafab, với công suất ban đầu được ước tính đạt khoảng 100.000 wafer silicon mỗi tháng.

Wafer silicon là tấm vật liệu bán dẫn rất mỏng được dùng làm nền để chế tạo chip. Trong quá trình sản xuất, các mạch điện tử siêu nhỏ sẽ được khắc và tạo lớp trực tiếp lên bề mặt wafer silicon này. Sau đó, wafer silicon được cắt thành nhiều chip riêng lẻ để lắp vào các sản phẩm như chip nhớ, chip xử lý hay chip AI. Một wafer silicon có thể tạo ra hàng trăm hoặc hàng nghìn chip, tùy kích thước và độ phức tạp của từng loại.

Chip 2 nanomet: Cuộc chơi chỉ dành cho những gã khổng lồ

Khác với các nhà máy chip truyền thống, Terafab hướng tới việc tích hợp tất cả quy trình sản xuất chip, từ thiết kế, quang khắc, sản xuất vật liệu bán dẫn, đến đóng gói và kiểm tra sản phẩm, theo Elon Musk. Mục tiêu là tối ưu hóa thời gian phát triển và tăng tốc chu trình thử nghiệm - điều mà không nhà máy chip khác trên thế giới đang làm vì hầu hết vẫn tách rời từng công đoạn ra nhiều địa điểm.

“Theo hiểu biết của tôi, chưa có nơi nào trên thế giới có thể thực hiện tất cả, từ tạo mạch logic, bộ nhớ, đóng gói, kiểm thử, làm bản mẫu, cải tiến rồi lặp lại quy trình đó liên tục”, ông nhấn mạnh.

Tuy nhiên, kế hoạch đầy tham vọng của Elon Musk không chỉ đơn thuần là xây nhà máy chip, mà nhắm tới việc sản xuất chip ở tiến trình tiên tiến 2 nanomet.

Một số nguồn tin cho biết TSMC đã thực hiện sản xuất hàng loạt chip 2 nanomet vào quý 4/2025 tại các nhà máy của họ ở Đài Loan, sau nhiều năm đầu tư và nghiên cứu sâu rộng. Sau khi khởi động sản xuất, TSMC nhanh chóng tăng tốc mở rộng công suất nhằm đáp ứng nhu cầu bùng nổ từ các lĩnh vực như AI, điện toán hiệu năng cao và smartphone cao cấp. Trong năm 2026, tập đoàn Đài Loan dự kiến nâng sản lượng lên hàng chục nghìn wafer mỗi tháng, thậm chí có thể đạt khoảng 100.000–140.000 wafer silicon/tháng vào cuối năm nếu nhu cầu tiếp tục tăng mạnh.

Song song đó, TSMC không dừng lại ở thế hệ 2 nanomet đầu tiên, mà đã lên kế hoạch triển khai phiên bản cải tiến của tiến trình này, gọi là N2P, với mục tiêu đưa vào sản xuất từ nửa cuối năm 2026 nhằm cải thiện thêm hiệu suất và hiệu quả năng lượng.

Theo lộ trình được công bố từ trước, Samsung đặt mục tiêu bắt đầu sản xuất chip 2 nanomet vào năm 2025, sử dụng công nghệ transistor thế hệ mới GAA (Gate-All-Around), vốn được xem là bước tiến quan trọng sau tiến trình 3 nanomet. Đến cuối năm 2025, tập đoàn điện tử lớn nhất Hàn Quốc đã đạt được cột mốc đáng chú ý khi công bố bộ vi xử lý Exynos 2600, chip đầu tiên trên thế giới dành cho smartphone được sản xuất trên tiến trình 2 nanomet.

Bước sang năm 2026, công nghệ này bắt đầu được đưa vào sản phẩm thương mại, với Exynos 2600 xuất hiện trên một số phiên bản Galaxy S26. Tuy vậy, quá trình hoàn thiện công nghệ 2 nanomet vẫn chưa dừng lại. Samsung tiếp tục cải tiến các phiên bản tiếp theo của tiến trình này nhằm nâng cao tỷ lệ chip đạt chuẩn và hiệu năng thực tế. Các thế hệ chip tương lai, chẳng hạn Exynos 2800 dự kiến ra mắt vào khoảng năm 2028, sẽ sử dụng phiên bản 2 nanomet nâng cấp, cho thấy đây là lộ trình dài hơi thay vì một bước nhảy tức thời.

Điều đó phản ánh thực tế của ngành bán dẫn: Bước tiến về tiến trình sản xuất chip là một quá trình kéo dài nhiều năm để đạt độ ổn định và hiệu quả kinh tế.

Dù TSMC và Samsung đã sản xuất chip 2 nanomet, nhưng đó là thành quả của nhiều năm đầu tư hàng trăm tỉ USD và đội ngũ chuyên gia sâu rộng. Một nhà máy chip 2 nanomet không chỉ cần cơ sở hạ tầng chuyên biệt như phòng sạch cực kỳ nghiêm ngặt mà còn cần máy quang khắc tiên tiến nhất, cụ thể là máy EUV (quang khắc cực tím bước sóng cực ngắn) của ASML. Theo công ty Hà Lan, những máy EUV này hiện trong tình trạng “được đặt hàng hết công suất” vài năm tới.

Không chỉ vậy, chi phí để xây dựng và vận hành nhà máy chip ở tiến trình 2 nanomet ở Mỹ thường lên đến hàng chục tỉ USD. Việc hoàn thiện nhà máy, thử nghiệm quy trình và đưa vào sản xuất thương mại có thể tốn thêm nhiều năm nữa.

Các phân tích độc lập cảnh báo rằng chi phí xây dựng một dây chuyền sản xuất chip ở tiến trình tiên tiến có thể lên đến hàng chục tỉ đến hàng trăm tỉ USD, thậm chí cao hơn nhiều so với dự kiến ban đầu của Elon Musk.

Giấc mơ chip 2 nanomet của Elon Musk với Terafab đối mặt thực tế khắc nghiệt - Ảnh: MTG

Bernstein: Dự án Terafab có thể ngốn 5.000 tỉ USD

Một báo cáo của công ty phân tích bán dẫn Bernstein ước tính rằng dự án Terafab có thể tiêu tốn tới 5.000 tỉ USD toàn hệ thống nếu mở rộng quy mô lớn, vượt hơn 70% ngân sách liên bang của Mỹ.

Theo Bernstein, khoản đầu tư khoảng 20 tỉ USD ban đầu vào dự án Terafab chỉ đủ để xây dựng một nhà máy chip logic ở cấp độ 7 nanomet.

Elon Musk muốn sản xuất hàng triệu, thậm chí hàng tỉ chip AI tiêu thụ tổng cộng 1 terawatt điện mỗi năm - quy mô vượt xa năng lực hiện tại của toàn ngành. Theo Bernstein, nếu thực sự theo đuổi mục tiêu đó, tỷ phú giàu nhất thế giới sẽ cần tới 5.000 tỉ USD. Con số này tương đương với quy mô mà Sam Altman (Giám đốc điều hành OpenAI) từng tìm kiếm cho kế hoạch xây dựng mạng lưới nhà máy chip nhưng không thành công vài năm trước.

Thiếu kinh nghiệm trong sản xuất chip

Một điểm cần nhắc đến là hãng ô tô điện Tesla và công ty hàng không vũ trụ SpaceX của Elon Musk không có kinh nghiệm lâu năm trong sản xuất chip tiên tiến. Trong khi đó, TSMC và Samsung đã làm việc trên quy trình sản xuất chip hàng chục năm, xây dựng hệ thống nhà máy và đội ngũ chuyên sâu.

Elon Musk từng đưa ra những phát biểu gây tranh cãi về yêu cầu kỹ thuật. Trong podcast Moonshots phát sóng hồi đầu năm 2026, Elon Musk nói rằng Terafab “không cần phòng sạch” và ông có thể “ăn burger, hút xì gà” trong quá trình sản xuất chip. Đó là nhận định bị nhiều chuyên gia trong ngành xem là thiếu hiểu biết về bản chất sản xuất bán dẫn. Theo trang Wccftech, phòng sạch là một phần không thể thiếu của các nhà máy sản xuất chip, có nhiệm vụ kiểm soát các hạt gây ô nhiễm có thể làm ảnh hưởng đến tỷ lệ thành phẩm của chip.

Elon Musk định hướng Terafab như bước đi chiến lược để thực hiện mô hình tích hợp theo chiều dọc, nơi Tesla và SpaceX kiểm soát càng nhiều phần của chuỗi giá trị công nghệ càng tốt, từ thiết kế chip, sản xuất chip, đến vận hành AI và robot. Đây là mô hình tương tự như cách Tesla đã từng kiểm soát pin 4680 và sản xuất ô tô điện từ khâu thiết kế đến lắp ráp. Tuy nhiên, sản xuất chip ở tiến trình tiên tiến như 2 nanomet là lĩnh vực khác hoàn toàn, đòi hỏi kiến thức sâu rộng về bán dẫn, thiết bị và kinh nghiệm - điều mà không phải công ty nào cũng có thể làm chủ.

Những thách thức nêu trên khiến nhiều nhà phân tích và cộng đồng công nghệ hoài nghi về tham vọng Elon Musk với Terafab.

Elon Musk: Chưa có Optimus nào làm việc hữu ích trong các nhà máy Tesla

Cuối tháng 1, Elon Musk thừa nhận chưa có robot hình người Optimus nào thực hiện công việc hữu ích trong các nhà máy của Tesla.

“Chúng tôi vẫn đang ở giai đoạn rất sớm của Optimus. Nó vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển. Chúng tôi đã để Optimus thực hiện một số tác vụ cơ bản trong nhà máy. Song mỗi khi phát triển phiên bản mới của Optimus, chúng tôi sẽ loại bỏ các phiên bản cũ. Nó chưa được sử dụng trong các nhà máy của chúng tôi theo cách có ý nghĩa đáng kể. Hiện chủ yếu để robot học hỏi là chính. Chúng tôi chưa kỳ vọng có bất kỳ sản lượng sản xuất Optimus đáng kể nào cho đến khoảng cuối năm nay”.

Tesla đã giới thiệu nhiều nguyên mẫu Optimus từ năm 2022 đến nay, với một số robot trình diễn đi lại, giữ thăng bằng hoặc thực hiện nhiệm vụ đơn giản. Tuy nhiên, Optimus vẫn chưa đạt tới khả năng làm việc độc lập, tự động và hữu ích trong môi trường sản xuất thực tế.

Hôm 12.3, Tesla trưng bày Optimus Gen 3, robot hình người thế hệ thứ 3 của hãng, tại Triển lãm Thiết bị Gia dụng & Điện tử Thế giới 2026 (AWE 2026) ở Thượng Hải, Trung Quốc. Đây sẽ là phiên bản robot hình người được sản xuất hàng loạt đầu tiên của Tesla, với kế hoạch sản xuất bắt đầu cuối năm 2026.

Phiên bản cuối cùng của Optimus Gen 3 có thể khác biệt nhỏ so với mẫu được trưng bày.

Sơn Vân