Chuyên gia Trung Quốc tranh cãi về vai trò của ‘chiplet’ trong việc đạt mục tiêu tự cung cấp chất bán dẫn

HiSilicon, đơn vị thiết kế chip nội bộ của tập đoàn viễn thông khổng lồ Huawei, là một trong những công ty đầu tiên ở Trung Quốc nghiên cứu về chiplet.

Các chuyên gia bán dẫn Trung Quốc đang tranh luận về khả năng tồn tại của công nghệ “chiplet” như một con đường tắt để đạt được khả năng tự cung cấp chip. Nếu thành công, hoặc thất bại, đây là vấn đề có thể có tác động sâu rộng đối với sự phát triển chuỗi cung ứng công nghệ cao và chất bán dẫn của đất nước này.

Chiplet, về cơ bản là một khuôn silicon được phát triển trước, có thể được đóng gói thành một bộ xử lý phức tạp hơn. Trong những năm qua, chúng đã trở nên dần phổ biến vì giúp giảm chi phí thiết kế và thậm chí có thể cung cấp một giải pháp để mở rộng Định luật Moore, liên quan tới việc tăng gấp đôi số lượng bóng bán dẫn trên một mạch tích hợp (IC) mỗi hai năm một lần.

Bởi thay vì sản xuất chỉ một bộ xử lý trên một miếng silicon với số lượng lõi mong muốn, chiplet cho phép các nhà sản xuất như AMD và Intel sử dụng kết hợp nhiều chip nhỏ để tạo thành một mạch tích hợp lớn hơn, hoạt động hiệu quả hơn.

Đối với Trung Quốc, công nghệ chiplet đặc biệt hấp dẫn vì nó mở ra khả năng kết hợp một loạt chip ở nút 14 nanomet – nút công nghệ mà nước này có thể sản xuất – với các chip khác mà họ không thể sản xuất, để tạo ra một chất bán dẫn mạnh hơn và tương đương với loại tiên tiến như chip nút 7nm hoặc thậm chí 3nm. Qua đó, nó có thể giúp giảm tác động của các lệnh trừng phạt thương mại từ Mỹ.

Theo một vài chuyên gia, chiplet không phải là sản phẩm thay thế cho quá trình sản xuất chip tiên tiến, nhưng có thể giúp Trung Quốc cải thiện hiệu suất của chip sản xuất trong nước.

HiSilicon, đơn vị thiết kế chip nội bộ của tập đoàn viễn thông khổng lồ Huawei, là một trong những công ty đầu tiên ở Trung Quốc nghiên cứu chiplet. Bên cạnh đó, một công ty bán dẫn khác là VeriSilicon cũng đang theo đuổi công nghệ này.

Giám đốc điều hành của VeriSilicon, Wayne Dai, nói trong một hội nghị trực tuyến vào tuần trước rằng công nghệ chiplet sẽ cho phép Trung Quốc xây dựng “kho chiến lược” gồm các đơn vị xử lý trung tâm tiên tiến (CPU) và đơn vị xử lý đồ họa (GPU), cũng như các chip lõi được sử dụng trong máy tính và thiết bị điện tử.

“Chiplet có ý nghĩa quan trọng đối với Trung Quốc trong việc giải quyết các điểm nghẽn trong chuỗi cung ứng,” Dai nói, đề cập đến nhu cầu nhập khẩu chip tiên tiến của nước này, như CPU và GPU. Dai cho biết công nghệ này tạo cơ hội cho Trung Quốc tích trữ chiplet, để chúng có thể được sử dụng ở giai đoạn sau để sản xuất các bộ vi xử lý mạnh hơn khi cần thiết.

Mặc dù Trung Quốc đang tụt hậu so với phương Tây trong lĩnh vực chế tạo chất bán dẫn, nhưng nước này lại có cơ sở hạ tầng được thiết lập tốt để đóng gói và lắp ráp chip, cũng như quy trình lắp ráp các mô-đun chiplet thành một gói lớn hơn.

Tuy nhiên, Wei Shaojun, giáo sư tại Đại học Thanh Hoa và là chuyên gia hàng đầu về vi điện tử, cho biết công nghệ chiplet chỉ có thể là thứ “bổ sung” cho các quy trình sản xuất chip tiên tiến, chứ không phải là công nghệ để thay thế nó.

Chiplet là cơ hội để SMIC bắt kịp TSMC trong lĩnh vực bán dẫn.

Dẫu vậy, bất chấp các tranh cãi, chiplet đã thu hút rất nhiều sự chú ý từ các công ty, học viện và chuyên gia Trung Quốc, sau khi các lệnh trừng phạt thương mại của Mỹ ngăn chặn xưởng đúc hàng đầu của Trung Quốc Semiconductor Manufacturing International Corp (SMIC) phát triển các nút quy trình tiên tiến dưới 10 nm.

Wu Huaqiang, trưởng khoa Mạch tích hợp tại Đại học Thanh Hoa, cho biết tại một hội nghị trực tuyến rằng chiplet không phải là sự thay thế cho sản xuất chip tiên tiến, nhưng chúng có thể giúp Trung Quốc xây dựng “bộ đệm chiến lược”. Qua đó, có thể cải thiện hiệu suất và sức mạnh tính toán của những con chip sản xuất trong nước, loại được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu của Trung Quốc.

Ông Wu cho biết Trung Quốc sẽ rất khó phát triển công nghệ sản xuất chip tiên tiến dưới 5nm do thiếu chuyên môn kỹ thuật và khả năng tiếp cận các thiết bị chuyên dụng. Điều đó đồng nghĩa với việc Trung Quốc sẽ tụt hậu so với các công ty hàng đầu như TSMC trong tương lai gần.

Hiện tại, TSMC, nhà sản xuất chip tiên tiến nhất thế giới, đã đạt được việc sản xuất hàng loạt chip 5nm cho các khách hàng như Apple.

Chiplet mở ra cơ hội qua mặt định luật Moore.

Trong khi đó, các gã khổng lồ công nghệ quốc tế đang đón nhận công nghệ chiplet vì nó được coi là một cách hiệu quả về chi phí để tăng hiệu suất chip. Apple đã áp dụng mô hình chiplet để kết nối hai chip M1 Max để tạo ra M1 Ultra, nhằm cung cấp năng lượng cho các máy tính Mac cao cấp của mình.

Sự phát triển chiplet của Trung Quốc vẫn đang ở giai đoạn sơ khai và nước này phụ thuộc vào các nhà cung cấp nước ngoài về các công cụ phát triển quan trọng, bao gồm phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử (EDA). Trong trường hợp của HiSilicon, Mỹ đang điều tra các cáo buộc rằng nhà cung cấp EDA của Mỹ là Synopsys đã cung cấp cho Huawei công nghệ bị cấm, theo nguồn tin từ Bloomberg.

Và Trung Quốc cũng là nước đi sau chứ không phải đi đầu khi nói đến các tiêu chuẩn công nghệ. Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe), một tập đoàn quốc tế được giao nhiệm vụ phát triển các thông số kỹ thuật của ngành liên quan đến công nghệ chiplet, được thành lập vào tháng 3 vừa qua với 10 thành viên sáng lập, bao gồm Advanced Micro Devices, Arm, Advanced Semiconductor Engineering, Google Cloud, Intel, Meta, Microsoft , Qualcomm, Samsung Electronics và TSMC.

Wang Qidong, Phó giám đốc Viện Vi điện tử thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc, cho biết cũng có những trở ngại kỹ thuật cần phải vượt qua. Ví dụ, việc đóng gói các chip nút 14nm để thực hiện các chức năng của chip 7nm có thể làm tăng mức tiêu thụ điện năng lên 40%, khiến việc sử dụng công nghệ này để tạo ra các chip tiên tiến là không thực tế.

“Ngay cả khi chúng tôi có thể tìm ra giải pháp kỹ thuật, thách thức còn lại là làm thế nào để kiểm soát chi phí. Tôi không nghĩ rằng có ai đó rõ ràng về điều này ngay bây giờ”, ông Wang nói thêm.