Trung Quốc chưa sẵn sàng cho thị trường chip nhớ băng thông cao đang bùng nổ, bị Hàn Quốc và Mỹ bỏ xa

HBM là loại bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM) tiêu chuẩn được sản xuất lần đầu tiên vào năm 2013, trong đó các chip được xếp chồng theo chiều dọc để tiết kiệm diện tích và giảm tiêu thụ điện năng, giúp xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ do các ứng dụng AI phức tạp tạo ra. Khi nhu cầu về bộ xử lý đồ họa (GPU) tiên tiến tăng vọt trong bối cảnh bùng nổ AI tạo sinh thì nhu cầu về HBM cũng vậy.

Simon Woo, Giám đốc điều hành và điều phối viên Nghiên cứu Công nghệ châu Á - Thái Bình Dương tại Bank of America Securities, nói với SCMP: “Chip nhớ đang chịu tác động đáng kể từ sự phát triển của AI, với động lực chính hiện nay là nhu cầu về HBM trong các trung tâm dữ liệu, nhưng chưa phải từ smartphone”.

Theo Simon Woo, điều đó dự kiến sẽ mang lại mức tăng trưởng doanh thu khoảng 80% cho thị trường chip nhớ toàn cầu trong năm 2024, so với năm ngoái.

Chip HBM, thường đi kèm với các bộ tăng tốc AI như GPU Nvidia H100, là thành phần không thể thiếu để phát triển các mô hình ngôn ngữ lớn, công nghệ đằng sau các dịch vụ AI tạo sinh như ChatGPT của OpenAI. Phân khúc thị trường này do SK Hynix (Hàn Quốc) thống trị, chiếm 50% thị phần toàn cầu, tiếp theo là Samsung Electronics (Hàn Quốc) và Micron Technology (hãng chip nhớ số 1 Mỹ).

SK Hynix cũng đang là nhà cung cấp chip HBM3 duy nhất cho Nvidia, hãng chip AI lớn nhất thế giới. Nvidia đã xem xét việc hợp tác với Samsung Electronics. Thế nhưng theo Reuters, Samsung Electronics đang gặp khó khăn khi các chip HBM mới nhất của họ chưa vượt qua được bài kiểm tra của Nvidia để sử dụng trong chip AI do vấn đề nhiệt độ và tiêu thụ điện năng.

Ba nguồn tin của Reuters cho biết sự cố này ảnh hưởng đến cả chip HBM3 thế hệ thứ 4 (hiện là chuẩn HBM được sử dụng nhiều nhất trong các bộ xử lý đồ họa dành cho AI) và cả chip HBM3E thế hệ thứ 5 mà Samsung Electronics cùng các đối thủ của họ đang chuẩn bị đưa ra thị trường năm nay.

Samsung Electronics cho biết trong một tuyên bố gửi Reuters rằng HBM là một sản phẩm bộ nhớ được tùy chỉnh, yêu cầu "các quy trình tối ưu hóa song song với nhu cầu của khách hàng", đồng thời nói họ đang trong quá trình tối ưu hóa các sản phẩm của mình thông qua sự hợp tác chặt chẽ với khách hàng. Samsung Electronics từ chối bình luận về các khách hàng cụ thể.

Trong các tuyên bố riêng biệt sau khi Reuters đăng tải thông tin trên, Samsung Electronics cho biết "những tuyên bố về việc không vượt qua bài kiểm tra do nhiệt độ và tiêu thụ điện năng là không đúng sự thật", khẳng định việc kiểm tra "đang diễn ra suôn sẻ và theo kế hoạch".

Việc đáp ứng được yêu cầu của Nvidia, công ty Mỹ chiếm khoảng 80% thị trường GPU toàn cầu dành cho các ứng dụng AI, được coi là chìa khóa cho sự tăng trưởng trong tương lai của các nhà sản xuất HBM, cả về mặt uy tín lẫn động lực lợi nhuận.

“Chúng tôi dự báo việc cạnh tranh liên quan đến bộ nhớ băng thông rộng sẽ diễn ra quyết liệt hơn vào năm 2025. SK Hynix hiện là nhà cung cấp độc quyền cho Nvidia về chip HBM3. Chúng tôi tin rằng công ty này đang vượt trên đối thủ Samsung một khoảng cách nhất định”, Kazunori Ito, Giám đốc nghiên cứu tại hãng Morningstar, cho biết trong một báo cáo hồi đầu tháng 5 này.

SK Hynix có kế hoạch sản xuất hàng loạt thế hệ chip nhớ băng thông cao mới nhất là HBM3E 12 lớp vào quý 3/2024. Samsung Electronics đặt mục tiêu thực hiện điều này trong quý 2/2024 và trở thành công ty đầu tiên trong ngành cung cấp các mẫu chip HBM mới nhất.

Samsung Electronics, SK Hynix và Micron Technology đang thống trị thị trường chip nhớ.

“Samsung đang nhanh chóng thu hẹp khoảng cách về công nghệ. Chúng tôi hy vọng rằng cả ba công ty lớn này sẽ đều có thể cung cấp HBM3E cho Nvidia, qua đó thúc đẩy sự cạnh tranh về giá”, Kazunori Ito cho hay.

Chip HBM thường đi kèm với GPU tiên tiến - Ảnh: Shutterstock

Theo Simon Woo, Trung Quốc hiện chiếm khoảng 30 đến 35% tổng lượng tiêu thụ bộ nhớ toàn cầu. “Trong điều kiện thị trường hiện tại, Trung Quốc sẽ phụ thuộc nhiều hơn vào chip nhớ Hàn Quốc khi hệ sinh thái AI nước này phát triển”, ông nhận định.

Simon Woo nói: “Chuỗi cung ứng chất bán dẫn của Trung Quốc vẫn chưa đủ để sản xuất bộ nhớ cao cấp, với sự tăng trưởng của chuỗi này chủ yếu tập trung vào các giải pháp tầm trung đến cấp thấp”.

Điều đó phản ánh công việc mà Trung Quốc, vốn đang gặp khó khăn bởi biện pháp hạn chế công nghệ của Mỹ, phải hoàn thành để thu hẹp khoảng cách trong phân khúc chip nhớ.

Trung Quốc vẫn đang trong giai đoạn đầu phát triển HBM. Vào tháng 10.2023, tờ SCMP đưa tin ChangXin Memory Technologies (CXMT), nhà sản xuất DRAM hàng đầu Trung Quốc, là niềm hy vọng lớn nhất của nước này với HBM, nhưng có thể phải mất tới 4 năm để đưa sản phẩm ra thị trường.

CXMT đang hợp tác với công ty đóng gói bán dẫn trong nước TongFu Microelectronics để sản xuất các mẫu HBM, theo bản tin của Reuters vào tháng trước.

Tuy nhiên, Simon Woo cho biết Trung Quốc có thể tìm thấy cơ hội ở các sản phẩm bộ nhớ cấp thấp hơn để triển khai AI trên ứng dụng thiết bị biên như ô tô tự hành, smarttphone và máy tính cá nhân hỗ trợ AI, không yêu cầu HBM.

Simon Woo nói lĩnh vực bộ nhớ đã trải qua thời điểm vào năm 2023 do suy giảm nhu cầu với smartphone, PC và máy chủ truyền thống. Đó là ba sản phẩm chính thúc đẩy nhu cầu về chip nhớ.

Ông cho biết: “Dù đã có sự tăng trưởng nhanh chóng trong năm nay, nhu cầu về AI vẫn sẽ tiếp tục tăng lên, đặc biệt là do sự phát triển của AI tiên tiến trên các thiết bị cá nhân như smartphone. Điều này dự kiến sẽ góp phần tăng khoảng 20% doanh thu cho ngành vào năm 2025”.

Mỹ thúc giục đồng minh hạn chế khả năng phát triển chip HBM của Trung Quốc

Chuỗi cung ứng chất bán dẫn của Trung Quốc có thể phải đối mặt với những hạn chế hơn nữa. Tuần trước, Reuters đưa tin Mỹ đang thúc giục hai đồng minh là Nhật Bản và Hà Lan hạn chế khả năng phát triển chip HBM của Trung Quốc.

Alan Estevez, người đứng đầu chính sách xuất khẩu của Mỹ, đã tới Nhật Bản sau cuộc gặp với chính phủ Hà Lan trong nỗ lực thúc đẩy đồng minh hạn chế hơn nữa khả năng sản xuất chất bán dẫn tiên tiến của Trung Quốc, một người quen thuộc về vấn đề này tiết lộ với hãng tin Reuters hôm 18.6.

Alan Estevez một lần nữa đang cố gắng xây dựng thỏa thuận năm 2023 giữa ba nước để ngăn chặn thiết bị sản xuất chip tiên tiến sang Trung Quốc vì có thể giúp hiện đại hóa quân đội nước này.

Mỹ lần đầu tiên áp đặt các hạn chế toàn diện vào năm 2022 với các lô hàng chip và thiết bị sản xuất chip tiên tiến sang Trung Quốc từ các công ty như Nvidia và Lam Research.

Tháng 7.2023, để phù hợp với chính sách của Mỹ, Nhật Bản hạn chế xuất khẩu 23 loại thiết bị, từ máy phủ màng phim trên đĩa bán dẫn đến thiết bị khắc các mạch điện cực nhỏ. Nhật Bản là quê hương của nhà sản xuất thiết bị chip Nikon Corp và Tokyo Electron.

Sau đó, chính phủ Hà Lan bắt đầu kiểm soát việc ASML cung cấp máy quang khắc cực tím sâu (DUV) cho Trung Quốc. Chính quyền Biden cũng áp đặt các hạn chế với các máy DUV bổ sung cho một số nhà máy Trung Quốc, với lý do các hệ thống của ASML chứa các bộ phận và linh kiện có nguồn gốc từ Mỹ.

ASML (Hà Lan) là nhà sản xuất thiết bị chip hàng đầu thế giới.

Mỹ đang thảo luận với các đồng minh về việc thêm 11 nhà máy sản xuất chip của Trung Quốc vào danh sách hạn chế, nguồn tin của Reuters cho biết. Hiện có 5 nhà máy trong danh sách đen này, gồm cả của SMIC (hãng sản xuất chip lớn nhất Trung Quốc).

Nguồn tin nói rằng Mỹ cũng muốn kiểm soát thêm các thiết bị sản xuất chip.

Các quan chức Mỹ đã đến thăm Hà Lan vào tháng 4 trong nỗ lực ngăn chặn ASML bảo trì một số thiết bị ở Trung Quốc. Theo quy định của Mỹ, các công ty nước này bị cấm bảo dưỡng thiết bị tại các nhà máy tiên tiến của Trung Quốc.

Tuy nhiên, nguồn tin Reuters cho biết các hợp đồng bảo trì của ASML cho các nhà máy sản xuất chip ở Trung Quốc vẫn có hiệu lực, giải thích rằng chính phủ Hà Lan không có quyền hạn áp dụng ngoài lãnh thổ để cắt giảm chúng.

Vào tháng 4, Mỹ bắt đầu gây sức ép với chính phủ Hà Lan để ngăn ASML bảo trì một số máy trị giá hàng tỉ euro từng bán cho khách hàng Trung Quốc, gồm cả trong một số trường hợp thiết bị được phê duyệt xuất khẩu hoặc bán trước khi các hạn chế mới xuất hiện vào năm 2023.

Trung Quốc là thị trường lớn thứ hai của ASML tính theo doanh số bán hàng vào năm 2023 và khoảng 20% doanh thu toàn cầu của công ty Hà Lan đến từ việc bảo trì các máy đã lắp đặt trước đó.

Dù Hà Lan tự giám sát chính sách xuất khẩu của mình và ASML hy vọng có thể tiếp tục bảo trì cho hầu hết khách hàng Trung Quốc đến cuối năm nay, Peter Wennink (cựu Giám đốc điều hành ASML) nói rằng điều đó không đúng trong mọi trường hợp.

Ông cho hay: “Chúng tôi có thể bảo trì chúng, nhưng không phải với các linh kiện của Mỹ hoặc các phụ tùng thay thế xuất xứ từ Mỹ đang bị kiểm soát xuất khẩu”. Các quy định của Mỹ bao gồm cả phân khúc dòng sản phẩm của ASML được gọi là máy DUV.

"Nhưng đó chỉ dành cho một số lượng hệ thống hạn chế. Chúng tôi có thể cài đặt chúng. Bất kỳ thứ gì khác từng bán, chúng tôi đều có thể cài đặt và bảo trì", Peter Wennink nói.

Sơn Vân