Vì sao Huawei khiến giới công nghệ dậy sóng?

Sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo (AI) đã kích hoạt một nhu cầu khổng lồ chưa từng có về năng lực điện toán. Các tập đoàn lớn như Amazon, Meta Platforms và Microsoft đang đổ hàng trăm tỷ USD vào các trung tâm dữ liệu và những dòng chip tiên tiến do gã khổng lồ bán dẫn Mỹ Nvidia phát triển.

Trong khi đó, Trung Quốc lại đối mặt với nguy cơ bị tụt lại phía sau trong cuộc đua AI này, khi các biện pháp hạn chế thương mại của Mỹ đã cắt đứt quyền tiếp cận của quốc gia này đối với các công nghệ sản xuất chip cốt lõi.

Tuy nhiên, trong bối cảnh đó, gã khổng lồ công nghệ Trung Quốc Huawei đã thu hút toàn bộ sự chú ý của giới đầu tư và các chuyên gia trong ngành. Cụ thể, Huawei công bố một hướng đi hoàn toàn mới trong phát triển chip bán dẫn mà không phụ thuộc vào máy quang khắc EUV tiên tiến.

Đột phá công nghệ

Nhiều thập kỷ trước, Gordon Moore - đồng sáng lập Intel đã dự đoán rằng những tiến bộ trong quy trình chế tạo chất bán dẫn sẽ cho phép số lượng bóng bán dẫn trên một mạch tích hợp tăng khoảng gấp đôi sau mỗi hai năm.

Nhận định này, được biết đến với tên gọi Định luật Moore, đã đúng trong nhiều thập kỷ khi các bóng bán dẫn nhỏ hơn được xếp mật độ dày hơn giúp tăng hiệu suất và giảm điện năng tiêu thụ.

Huawei công bố hướng đi phát triển chip bán dẫn theo cách chưa từng có. Ảnh: Bloomberg.

Tuy nhiên, Định luật Tỷ lệ Tau do Huawei đề xuất lại tìm cách thoát ly khỏi mô hình đó. Thay vì cố gắng thu nhỏ các bóng bán dẫn đến mức cực hạn, định luật này tập trung cải thiện hiệu suất bằng cách rút ngắn quãng đường mà dữ liệu phải di chuyển bên trong bộ vi xử lý.

Dựa trên quy luật này, Huawei đồng thời công bố kiến trúc LogicFolding, công nghệ có khả năng giảm điện trở và điện dung trong quá trình truyền tín hiệu, từ đó tăng mật độ bóng bán dẫn mà không cần cải tiến công cụ quang khắc.

Ý tưởng này thực chất không mới. Các nhà thiết kế chip hàng đầu ngành như TSMC của Đài Loan từ lâu đã sử dụng các công nghệ xếp chồng tiên tiến. Tuy nhiên, giải pháp của Huawei đề xuất một sự tái cấu trúc táo bạo và triệt để hơn ngay từ cấu trúc cốt lõi của chip.

Hướng đi này chắc chắn sẽ phải đối mặt với những thách thức kỹ thuật không nhỏ, bao gồm sự phức tạp trong khâu chế tạo, bài toán tản nhiệt và cung cấp năng lượng. Việc liệu công nghệ này có thể được triển khai một cách kinh tế và trên quy mô lớn hay không vẫn còn là một dấu hỏi.

Định luật Tỷ lệ Tau do Huawei đề xuất một sự tái cấu trúc táo bạo và triệt để hơn ngay từ cấu trúc cốt lõi của chip. Ảnh: Futurum Group.

Dù vậy, Huawei đã vạch ra một lộ trình đầy tham vọng cho LogicFolding và tuyên bố kế hoạch tung ra những chiếc chip đầu tiên áp dụng công nghệ này trên smartphone ngay trong năm nay. Táo bạo hơn, công ty đặt mục tiêu đạt mật độ bóng bán dẫn tương đương tiến trình 1,4 nm vào năm 2031.

Đây là mức công nghệ thuộc hàng tiên tiến nhất thế giới hiện nay, ngang với lộ trình mà TSMC và Samsung đang theo đuổi với những khoản đầu tư khổng lồ vào máy EUV thế hệ mới nhất.

Điểm mấu chốt trong tuyên bố của Huawei là khi bà He khẳng định rằng việc cải tiến công nghệ in thạch bản sẽ "không còn là điều thiết yếu" trong định hướng mới của công ty. Đây là tín hiệu trực tiếp nhắm vào nút thắt lớn nhất của ngành bán dẫn Trung Quốc.

Ý nghĩa sống còn

Theo lệnh trừng phạt từ phía Mỹ, các công ty Trung Quốc hiện bị cấm mua máy EUV từ nhà sản xuất độc quyền ASML của Hà Lan. Về lý thuyết, họ không thể sản xuất chip ở công nghệ 3 nm trở xuống theo phương pháp truyền thống.

Với LogicFolding, Huawei dường như đang tìm cách đi vòng qua chính rào cản này. Nếu thành công, bước đột phá này sẽ giúp gã khổng lồ Trung Quốc né được các lệnh trừng phạt thương mại bằng cách nâng cao hiệu suất chip thông qua đổi mới thiết kế và đóng gói, thay vì phụ thuộc vào các công nghệ máy móc bị cấm tiếp cận.

Ngoài ra, bước tiến này có thể giúp Huawei thu hẹp khoảng cách công nghệ với các đối thủ lớn như TSMC. Với LogicFolding, Huawei đặt mục tiêu sản xuất các chất bán dẫn có hiệu suất tương đương với chip tiến trình 1,4 nm vào năm 2031.

Mặc dù cái đích này vẫn khiến Huawei đi sau đối thủ vài năm (TSMC đặt mục tiêu đạt được những tiến bộ tương tự vào năm 2028), nhưng nó sẽ đại diện cho một khoảng cách được thu hẹp đáng kể so với thực tế tụt hậu nhiều thế hệ của Huawei và SMIC hiện nay.

Với LogicFolding, Huawei dường như đang tìm cách đi vòng qua rào cản về việc không thể tiếp cận máy EUV. Ảnh: ASML.

Tuy nhiên, khoảng cách giữa tuyên bố và thực tế sản xuất hàng loạt vẫn là câu hỏi lớn. Việc bổ sung thêm nhiều lớp vào một cấu trúc chip xếp chồng sẽ làm tăng đáng kể độ phức tạp của quy trình sản xuất, đồng thời làm tăng tỷ lệ xảy ra lỗi, điều này có nguy cơ làm giảm tỷ lệ thành phẩm của các chip đủ điều kiện thương mại hóa.

Bên cạnh đó, phương pháp xếp chồng cũng tạo ra những thách thức lớn về mặt nhiệt học. Các chip được xếp lớp dày đặc có xu hướng giữ nhiệt nhiều hơn và đòi hỏi các hệ thống làm mát tiên tiến hơn.

Trong khi đó, một trong những ưu điểm lớn nhất của cấu trúc chip phẳng truyền thống là tối đa hóa được diện tích bề mặt để tản nhiệt ra ngoài.

Mặc dù vậy, đây không phải lần đầu Huawei gây bất ngờ về quy trình sản xuất chip. Năm 2023, công ty ra mắt Mate 60 Pro với chip Kirin 9000S sản xuất trên tiến trình 7 nm, khiến nhiều chuyên gia phương Tây bất ngờ khi cho rằng Trung Quốc chưa thể đạt được điều này dưới lệnh cấm vận.