Vì sao gã khổng lồ sản xuất chip Intel ngày càng 'hụt hơi' so với các đối thủ?

“Hụt hơi” với nhu cầu của thị trường

Đài CNBC đưa tin Intel từng là nhà sản xuất chip có giá trị nhất của Mỹ nhưng vào năm 2024, giá trị của nó chỉ còn bằng một phần 16 giá trị vốn hóa thị trường của hãng đối thủ Nvidia. Công ty này cũng nhỏ hơn Qualcomm, Broadcom, Texas Instruments và AMD. Trong nhiều thập kỷ, Intel từng là công ty bán dẫn lớn nhất thế giới tính theo doanh số, nhưng giờ đây tất cả đã đổi chiều.

Cú “ngã ngựa” của Intel bắt đầu từ màn ra mắt điện thoại iPhone của Apple. Về lý thuyết, iPhone có thể có chip Intel bên trong. Kể cả máy tính Mac của Apple cũng có thể chứa nó. Nhưng Steve Jobs - vị giám đốc điều hành (CEO) huyền thoại của Apple khi đó sau cùng đã từ chối chip của Intel vì cho rằng công ty này hành động "chậm" và Apple không muốn Intel bán những con chip tương tự cho các đối thủ cạnh tranh.

CEO lúc đó của Intel là Otellini cho biết mặc dù việc hợp tác này có ý nghĩa, nhưng hai công ty không thể thống nhất về giá cả hoặc ai sở hữu tài sản trí tuệ. Thỏa thuận vì thế đã không bao giờ xảy ra. Thay vào đó, Apple đã sử dụng chip của Samsung khi iPhone ra mắt vào năm 2007. Apple đã mua PA Semi vào năm 2008 và giới thiệu chip iPhone đầu tiên do chính mình sản xuất vào năm 2010. Trong vòng 5 năm, Apple bắt đầu xuất xưởng hàng trăm triệu chiếc iPhone.

Tổng số lô hàng điện thoại thông minh — bao gồm cả điện thoại sử dụng hệ điều hành Android được thiết kế để cạnh tranh với Apple đã vượt qua số lượng lô hàng của những chiếc máy tính để bàn (PC) vốn có sử dụng chip của Intel bên trong vào năm 2010. Gần như mọi điện thoại thông minh hiện đại đều sử dụng chip theo công nghệ Arm thay vì công nghệ x86 của Intel được tạo ra cho những chiếc PC vào năm 1981 và vẫn đang được sử dụng.

Chip Arm do Apple và Qualcomm sản xuất tiêu thụ ít điện năng hơn bộ xử lý của Intel, khiến chúng trở nên hấp dẫn hơn đối với các thiết bị nhỏ như điện thoại thông minh chạy bằng pin. Chip Arm nhanh chóng được cải thiện do khối lượng sản xuất khổng lồ và nhu cầu của một ngành công nghiệp cần chip mới hàng năm với hiệu suất nhanh hơn và các tính năng mới. Apple bắt đầu đặt hàng với những đơn sản xuất số lượng lớn với TSMC để sản xuất chip iPhone, bắt đầu với chip A8 vào năm 2014.

Intel hụt hơi vì không bắt kịp thị hiếu của thị trường sản xuất chip - Ảnh: AP

Các đơn đặt hàng của gã khổng lồ công nghệ đã cung cấp tiền mặt để nâng cấp thiết bị sản xuất hàng năm tại TSMC, cuối cùng giúp công ty này vượt qua Intel. Vào cuối thập kỷ, công ty này đã sản xuất ra được những bộ vi xử lý điện thoại nhanh nhất cạnh tranh với chip PC của Intel trong một số tác vụ trong khi lại tiêu thụ ít điện năng hơn nhiều.

Vào khoảng năm 2017, chip di động từ Apple và Qualcomm bắt đầu tích hợp các bộ phận để sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) vào chip của họ được gọi là bộ xử lý thần kinh, một tiến bộ khác so với bộ xử lý PC của Intel.

Theo nhận định của đài CNBC, như vậy Intel đã mất thị phần trong mảng kinh doanh chip PC cốt lõi vào tay các con chip phát triển từ cuộc cách mạng di động.

Thị hiếu đảo chiều

Apple đã ngừng sử dụng chip Intel trong PC (máy Mac) của mình vào năm 2020. Máy Mac hiện sử dụng chip dựa trên công nghệ Arm và một số máy tính xách tay sử dụng hệ điều hành Windows phổ thông đầu tiên có chip dựa trên công nghệ Arm sẽ ra mắt vào cuối năm 2024. Máy tính xách tay giá rẻ chạy hệ điều hành Google Chrome cũng ngày càng được sử dụng công nghệ Arm trong sản xuất.

"Intel đã mất một phần lớn thị phần của mình vì Apple, chiếm khoảng 10% thị trường" - nhà phân tích Mikako Kitagawa của Gartner cho biết.

Intel đã nỗ lực thâm nhập vào mảng điện thoại thông minh. Công ty đã phát hành một con chip di động dựa trên công nghệ x86 có tên là Atom được sử dụng trong điện thoại Asus Zenphone năm 2012. Nhưng nó không bao giờ bán chạy và dòng sản phẩm này đã chết vào năm 2015.

Sự sa sút của Intel trên thiết bị di động đã mở đường cho một thập kỷ mất mát.

Bộ xử lý trở nên nhanh hơn với nhiều bóng bán dẫn hơn. Mỗi bóng bán dẫn cho phép chúng thực hiện nhiều phép tính hơn. Bộ vi xử lý Intel ban đầu được sản xuất vào năm 1971 có tên 4004 có khoảng 2.000 bóng bán dẫn. Hiện nay, chip của Intel có hàng tỷ bóng bán dẫn.

Các công ty bán dẫn lắp nhiều bóng bán dẫn hơn vào chip bằng cách thu nhỏ chúng. Kích thước của bóng bán dẫn biểu thị cho "nút quy trình". Số càng nhỏ thì càng tốt.

Chip 4004 ban đầu sử dụng quy trình 10 micromet. Hiện tại, chip tốt nhất của TSMC sử dụng quy trình 3 nanomet. Intel hiện đang ở quy trình 7 nanomet. Nanomet nhỏ hơn micromet 1.000 lần.

Các kỹ sư, đặc biệt là tại Intel, tự hào khi thường xuyên cung cấp các bóng bán dẫn nhỏ hơn. Brathwaite, người từng làm việc tại Intel vào những năm 1980, cho biết các kỹ sư quy trình của Intel là "viên ngọc quý" của công ty. Những người trong ngành công nghệ tin tưởng vào “định luật Moore", do đồng sáng lập Intel - Gordon Moore đưa ra, theo đó Moore cho rằng công suất tính toán của chip sẽ tăng gấp đôi và trở nên rẻ hơn theo các khoảng thời gian có thể dự đoán được, cụ thể là khoảng hai năm một lần.

Định luật Moore có nghĩa là các đối tác phần mềm của Intel, như Microsoft, có thể tin tưởng vào thế hệ PC hoặc máy chủ tiếp theo sẽ mạnh hơn thế hệ hiện tại.

Kỳ vọng về sự cải tiến liên tục tại Intel mạnh mẽ đến mức nó thậm chí còn có biệt danh là: "phát triển tích tắc". Cứ hai năm một lần, Intel sẽ phát hành một con chip trên một quy trình mới (tick) và trong năm tiếp theo, họ sẽ tinh chỉnh thiết kế và công nghệ của mình (tock).

Vào năm 2015, dưới thời CEO Brian Krzanich, rõ ràng là quy trình 10nm của Intel đã bị trì hoãn và công ty sẽ tiếp tục xuất xưởng các bộ xử lý PC và máy chủ quan trọng nhất của mình bằng quy trình 14nm trong thời gian dài hơn hai năm thông thường. Quy trình tích tắc đã tăng thêm một lần tích tắc vào thời điểm các con chip 14nm được xuất xưởng vào năm 2017. Các quan chức của Intel ngày nay cho biết vấn đề là do đầu tư không đủ, cụ thể là vào các máy quang khắc EUV do ASML sản xuất, mà TSMC đã nhiệt tình đón nhận.

Sự chậm trễ ngày càng trầm trọng hơn tại Intel. Công ty đã bỏ lỡ thời hạn cho quy trình tiếp theo, 7nm. Trong khi Intel đang vật lộn để duy trì tốc độ huyền thoại của mình, Advanced Micro Devices (AMD), đối thủ truyền thống của Intel về chip máy chủ và PC, đã tận dụng lợi thế.

Từng là biểu tượng của ngành công nghệ sản xuất chip toàn cầu, Intel nay đã mất đi ngôi vương

AMD là một nhà thiết kế chip "không có nhà máy". Họ thiết kế chip của mình tại California và để TSMC hoặc GlobalFoundries sản xuất. TSMC không gặp phải những vấn đề tương tự với việc sản xuất chip ở tiến trình 10nm hoặc 7nm, và điều đó có nghĩa là chip của AMD có khả năng cạnh tranh hoặc tốt hơn chip của Intel trong nửa cuối thập kỷ, đặc biệt là đối với một số tác vụ nhất định.

AMD, công ty hầu như không có thị phần trong CPU máy chủ một thập kỷ trước, đã bắt đầu chiếm lĩnh hoạt động kinh doanh của Intel trong lĩnh vực đó. AMD đã sản xuất hơn 20% CPU máy chủ được bán vào năm 2022 và lượng hàng xuất xưởng tăng 62% trong năm đó, theo ước tính của Counterpoint Research vào năm ngoái. AMD đã vượt qua vốn hóa thị trường của Intel cùng năm đó.

Các đơn vị xử lý đồ họa, hay GPU, ban đầu được thiết kế để chơi các trò chơi máy tính phức tạp. Nhưng các nhà khoa học máy tính biết rằng chúng cũng lý tưởng để chạy loại tính toán song song mà các thuật toán AI yêu cầu.

Cộng đồng doanh nghiệp rộng lớn hơn đã bắt đầu chú ý sau khi OpenAI phát hành ứng dụng chat dựa trên công nghệ trí thông minh nhân tạo ChatGPT vào năm 2022, giúp Nvidia tăng gấp ba doanh số trong năm qua. Các công ty lại chi tiền cho các máy chủ đắt tiền.

Các máy chủ dựa trên GPU hướng đến AI đôi khi ghép nối tới tám GPU Nvidia với một CPU Intel. Trong các máy chủ cũ hơn, CPU Intel hầu như luôn là bộ phận đắt tiền và quan trọng nhất. Nhưng trong máy chủ dựa trên GPU, đó lại là chip của Nvidia.

Nvidia gần đây đã công bố phiên bản GPU "Blackwell" mới nhất của mình, loại bỏ hoàn toàn Intel. Hai GPU Nvidia B100 được ghép nối với một bộ xử lý dựa trên công nghệ Arm.

Hầu hết tất cả các GPU Nvidia được sử dụng cho công nghệ AI đều do công ty TSMC đặt tại đảo Đài Loan sản xuất, sử dụng các kỹ thuật tiên tiến để sản xuất chip tiên tiến nhất.

Intel không có đối thủ cạnh tranh về GPU với bộ tăng tốc AI của Nvidia, nhưng hãng này có một chip AI có tên là Gaudi 3. Intel bắt đầu tập trung vào AI cho máy chủ vào năm 2018 khi mua lại Habana Labs, công nghệ của công ty này đã trở thành cơ sở cho các chip Gaudi. Con chip này được sản xuất trên quy trình 5nm, mà Intel không có, vì vậy công ty phải dựa vào một xưởng đúc bên ngoài.

Intel cho biết họ kỳ vọng doanh số bán Gaudi 3 sẽ đạt 500 triệu đô la trong năm 2024, chủ yếu là trong nửa cuối năm. Để so sánh, AMD kỳ vọng doanh thu chip AI hàng năm sẽ đạt khoảng 3,5 tỷ đô la.

Intel đã phải đối mặt với những thất bại cũ kể từ khi CEO Gelsinger nắm quyền vào năm 2021 và đang tích cực cố gắng bắt kịp TSMC thông qua một quy trình mà Intel gọi là "bốn nút trong năm năm".

Không hề dễ dàng. Gelsinger gọi mục tiêu giành lại vị trí dẫn đầu của mình là "cuộc hành quân tử thần" vào năm 2022.

Giờ đây, cuộc hành quân đang bắt đầu đến đích và Intel cho biết rằng họ vẫn đang trên đường bắt kịp đối thủ vào năm 2026. Nhưng không ai đứng yên mà chờ Intel cải tiến. Vào thời điểm đó (2026), TSMC dự kiến sẽ xuất xưởng chip được sản xuất trên tiến trình 2nm. Intel cho biết họ sẽ bắt đầu sản xuất quy trình "18A", tương đương với 2nm, vào năm 2025.

Từ khi iPhone ra mắt mà không dùng chip của Intel, ngày xuống dốc của gã khổng lồ đã điểm - Ảnh: Getty

Nó cũng không hề rẻ. Intel đã báo cáo khoản lỗ hoạt động 2,5 tỷ đô la trong bộ phận đúc chip của mình với 4,4 tỷ đô la chủ yếu là doanh số bán hàng nội bộ. Các khoản tiền này thể hiện khoản đầu tư lớn mà Intel đang rót vào các cơ sở và công cụ để sản xuất chip tiên tiến hơn.

"Chi phí thiết lập cao và đó là lý do tại sao lại có quá nhiều tiền mặt bị đốt cháy. Điều hành một xưởng đúc chip là một hoạt động đòi hỏi nhiều vốn. Đó là lý do tại sao hầu hết các đối thủ cạnh tranh đều không có nhà máy, họ rất vui khi thuê ngoài cho TSMC sản xuất" - Bassi, nhà phân tích của Counterpoint nhận định với đài CNBC. Intel đã báo cáo khoản lỗ hoạt động 7 tỷ đô la trong xưởng đúc chip của mình vào năm 2023.

Giờ đây, Intel cũng muốn trở thành một công ty để các đối tác thuê ngoài sản xuất chip.

Không có nhiều công ty chính thức đăng ký sử dụng nhà máy của Intel. Microsoft cho biết họ sẽ sử dụng chúng để sản xuất chip máy chủ. Intel cho biết họ đã ký hợp đồng trị giá 15 tỷ đô la với các công ty bên ngoài cho dịch vụ này.

Nhưng cũng chưa rõ những cố gắng này có thể đảo chiều số phận của Intel hay không?

Anh Duy (Theo CNBC)