Trong những năm qua, ngành công nghiệp bán dẫn của Trung Quốc đã gặp nhiều khó khăn do các lệnh trừng phạt từ Mỹ, hạn chế nước này tiếp cận công nghệ tiên tiến để sản xuất chip. Tuy nhiên, Trung Quốc đã tìm ra một lối đi mới với công nghệ chiplet - giải pháp giúp nước này vượt qua các rào cản và xây dựng năng lực tự chủ trong lĩnh vực bán dẫn. Chiplet không chỉ giúp các công ty Trung Quốc giảm chi phí và tăng tính linh hoạt trong sản xuất, mà còn mở ra cơ hội cho Trung Quốc bắt kịp những quốc gia hàng đầu trong ngành này.

Chiplet là gì và tại sao lại phù hợp với Trung Quốc?

Khác với các con chip truyền thống tích hợp tất cả thành phần trên một miếng silicon duy nhất, chiplet là một mô-đun chuyên biệt, có thể đảm nhận các chức năng riêng như xử lý dữ liệu hay lưu trữ. Các chiplet sau đó được kết nối để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí và tăng khả năng tùy chỉnh mà còn cho phép các chiplet kém tiên tiến có thể kết hợp lại để đạt hiệu suất gần với các chip tiên tiến hơn.

Chiplet cũng được công nhận là một công nghệ đột phá năm 2024 do MIT Technology Review bình chọn, và hiện đang được ứng dụng bởi các ông lớn trong ngành như AMD, Intel, và Apple. Đối với Trung Quốc, chiplet là lối đi khả thi, giúp giảm thời gian và chi phí phát triển chip trong nước và đáp ứng nhu cầu công nghệ trong các lĩnh vực quan trọng như trí tuệ nhân tạo (AI).

Những thách thức của Trung Quốc trong ngành bán dẫn và cách chiplet giải quyết

Trong bối cảnh Trung Quốc bị hạn chế tiếp cận công nghệ sản xuất chip tiên tiến, chiplet cung cấp giải pháp khả thi. Thay vì sản xuất các chip đơn lẻ phức tạp và đắt đỏ, Trung Quốc có thể lắp ráp nhiều chiplet đơn giản hơn để đạt hiệu suất tính toán tương đương với các chip tiên tiến mà Mỹ đang ngăn chặn. Ví dụ, công nghệ đóng gói tiên tiến có thể giúp gắn kết các chiplet với nhau, tạo thành các thiết bị mạnh mẽ.

Hiện tại, các công ty Trung Quốc kiểm soát 38% công việc đóng gói chip toàn cầu, giúp nước này có lợi thế nhất định để ứng dụng công nghệ chiplet. Theo Harish Krishnaswamy, giáo sư tại Đại học Columbia, chi phí lao động rẻ và nguồn lực kỹ thuật viên lành nghề ở Trung Quốc giúp nước này không gặp quá nhiều trở ngại để cải thiện các kỹ thuật đóng gói tiên tiến.

Sự đầu tư của Trung Quốc vào công nghệ chiplet

Nhận thức được tầm quan trọng của chiplet trong việc xây dựng ngành công nghiệp bán dẫn tự chủ, chính phủ Trung Quốc và các nhà đầu tư mạo hiểm đã đổ lượng lớn vốn vào lĩnh vực này. Năm 2023, Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc công bố kế hoạch tài trợ cho 17-30 dự án nghiên cứu về chiplet, với số vốn từ 4 đến 6,5 triệu USD trong vòng bốn năm. Vô Tích, một thành phố đang định vị mình thành trung tâm sản xuất chiplet, cũng đề xuất quỹ 14 triệu USD để thu hút các công ty trong ngành.

Các công ty khởi nghiệp về chiplet như Polar Bear Tech, Chiplego và Calculet cũng đã nhận được hàng triệu USD đầu tư để phát triển các chiplet chuyên dụng cho các ứng dụng như AI và ô tô. Đây là dấu hiệu cho thấy sự hỗ trợ lớn từ chính phủ và nhà đầu tư nhằm thúc đẩy ngành chiplet phát triển nhanh chóng, bất chấp các rào cản từ lệnh trừng phạt.

Thách thức và những hạn chế của công nghệ chiplet

Dù chiplet mang đến nhiều lợi ích, vẫn còn nhiều thách thức trong việc triển khai công nghệ này. Mỗi chiplet là một bộ phận riêng biệt, việc kết nối nhiều chiplet để tạo thành một hệ thống thống nhất đòi hỏi các kỹ thuật đóng gói phức tạp. Sự không tương thích hoặc lỗi trong một chiplet có thể khiến cả hệ thống gặp trục trặc. Thêm vào đó, việc kết nối nhiều chiplet thường tiêu tốn điện năng hơn và dễ gây nóng, làm giảm hiệu suất hoặc thậm chí gây hỏng chip.

Để khắc phục điều này, các công ty trên thế giới đã thống nhất phát triển một tiêu chuẩn mở kết nối chiplet - Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe). Tuy nhiên, một số công ty Trung Quốc lại đưa ra tiêu chuẩn riêng, làm gia tăng sự phức tạp và nguy cơ thiếu tính tương thích toàn cầu. Điều này có thể cản trở tiềm năng của chiplet và khiến các công ty quay lại với thiết kế chip truyền thống.

Tương lai của chiplet và vai trò của Trung Quốc trong cuộc cạnh tranh bán dẫn

Mặc dù công nghệ chiplet có thể giúp Trung Quốc vượt qua các hạn chế hiện tại, việc này không đủ để giải quyết hoàn toàn những thách thức lớn trong sản xuất chip tiên tiến. Trung Quốc vẫn cần tiếp cận hoặc tự phát triển các công nghệ như máy in thạch bản, vốn là thành phần thiết yếu trong chế tạo chip, để đạt được năng lực sản xuất độc lập. Chiplet có thể tăng hiệu suất của các chip hiện tại, nhưng chưa thể giúp Trung Quốc tạo ra sản phẩm cạnh tranh vượt trội với các chip tiên tiến nhất.

Thêm vào đó, chính phủ Mỹ đang tiếp tục cập nhật các lệnh trừng phạt bán dẫn, bao gồm cả các quy định nhắm đến công nghệ chiplet. Các công ty bán dẫn toàn cầu sẽ phải tuân thủ các quy định xuất khẩu của Mỹ và đảm bảo sản phẩm của họ không bị sử dụng trong các thiết bị tiên tiến bị cấm, gây thêm áp lực cho các công ty khi cung cấp chip cho Trung Quốc.

Công nghệ chiplet mở ra một lối đi đầy triển vọng cho Trung Quốc trong việc phát triển ngành công nghiệp bán dẫn tự chủ, giúp giảm bớt tác động của các lệnh trừng phạt từ Mỹ. Tuy nhiên, vẫn còn những thách thức về kỹ thuật và chính trị. Mặc dù chiplet không thể giúp Trung Quốc vượt qua toàn bộ các rào cản công nghệ, nhưng nó cho thấy sự sáng tạo và quyết tâm của nước này trong cuộc cạnh tranh bán dẫn. Trong tương lai, nếu Trung Quốc có thể vượt qua những hạn chế về công nghệ và tiêu chuẩn, chiplet có thể trở thành yếu tố then chốt giúp nước này phát triển trong ngành bán dẫn và giảm sự phụ thuộc vào công nghệ từ nước ngoài.

N.P.A (NASATI), theo MIT Technology review, 2024