"Mỏng bằng 6 sợi tóc": Có người muốn cấm bằng được Trung Quốc làm thứ cực kỳ tinh xảo này - Chúng là gì?

Mỹ đã áp dụng biện pháp kiểm soát xuất khẩu mới đối với việc bán chip nhớ công nghệ cao được sử dụng trong các ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) sang Trung Quốc. Các quy định này áp dụng cho công nghệ bộ nhớ băng thông cao (HBM) do Mỹ sản xuất cũng như công nghệ do nước ngoài sản xuất.

Bộ nhớ băng thông cao là gì và tại sao Mỹ quyết không cho phép Trung Quốc tiếp cận công nghệ này giữa thời đại bùng nổ AI?

Bộ nhớ băng thông cao là gì?

Bộ nhớ băng thông cao (HBM) sử dụng công nghệ xếp chồng nhiều lớp chip DRAM lên nhau, cho phép lưu trữ nhiều thông tin và truyền dữ liệu nhanh hơn so với các loại RAM truyền thống.

Chip HBM thường được sử dụng trong card đồ họa, hệ thống máy tính hiệu suất cao, trung tâm dữ liệu và xe tự hành.

Quan trọng nhất, chúng là thành phần không thể thiếu để chạy các ứng dụng AI ngày càng phổ biến, bao gồm AI tạo sinh, được hỗ trợ bởi bộ xử lý AI, chẳng hạn như bộ xử lý đồ họa (GPU) do Nvidia và AMD sản xuất.

"Bộ xử lý và bộ nhớ là hai thành phần thiết yếu của AI. Nếu không có bộ nhớ, thì cũng giống như có một bộ não có logic nhưng không có bất kỳ thứ ghi nhớ nào", G Dan Hutcheson, phó chủ tịch của TechInsights, một tổ chức nghiên cứu chuyên về chip, nói với CNN.

Trung Quốc bị ảnh hưởng thế nào?

Hạn chế xuất khẩu mới nhất được công bố vào ngày 2/12, diễn ra sau hai lệnh cấm trước đó đối với chip tiên tiến do chính quyền Biden công bố trong ba năm, nhằm mục đích ngăn chặn Trung Quốc tiếp cận công nghệ quan trọng có thể mang lại lợi thế quân sự cho nước này.

Để trả đũa, Bắc Kinh đáp trả bằng cách áp đặt lệnh hạn chế mới đối với hoạt động xuất khẩu germani, gali và các nguyên liệu thiết yếu khác để sản xuất chất bán dẫn và các thiết bị công nghệ cao khác.

Các chuyên gia cho biết những hạn chế xuất khẩu mới nhất sẽ làm chậm quá trình phát triển chip AI của Trung Quốc và nhiều nhất là đình trệ khả năng tiếp cận HBM của nước này.

Khả năng sản xuất HBM của Trung Quốc hiện đang tụt hậu so với SK Hynix và Samsung của Hàn Quốc và Micron của Mỹ, thúc đẩy quốc gia tỷ dân tự phát triển năng lực riêng của mình.

"Hạn chế xuất khẩu của Mỹ sẽ cắt giảm khả năng tiếp cận HBM chất lượng tốt của Trung Quốc trong ngắn hạn", Jeffery Chiu, CEO của Ansforce, công ty tư vấn mạng lưới chuyên gia về công nghệ, nhận định.

"Tuy nhiên, về lâu dài, Trung Quốc vẫn có thể sản xuất chúng một cách độc lập, mặc dù với công nghệ kém tiên tiến hơn".

Tại Trung Quốc, Yangtze Memory Technologies và Changxin Memory Technologies là những nhà sản xuất chip nhớ hàng đầu. Hai công ty được cho là đang tăng cường năng lực để xây dựng các dây chuyền sản xuất HBM nhằm thực hiện mục tiêu chiến lược là tự cung tự cấp công nghệ.

Tại sao HBM lại quan trọng đến vậy?

Điều làm cho chip HBM trở nên quan trọng chủ yếu đến từ sự vượt trội về không gian lưu trữ và tốc độ truyền dữ liệu nhanh so với chip nhớ thông thường.

Vì các ứng dụng AI đòi hỏi nhiều khả năng tính toán phức tạp nên những đặc điểm này đảm bảo rằng các ứng dụng chạy trơn tru, không bị chậm trễ hoặc trục trặc.

Không gian lưu trữ lớn giúp lưu trữ, truyền tải và xử lý nhiều dữ liệu hơn, nâng cao hiệu suất của các ứng dụng AI vì các mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) cho phép chúng có nhiều tham số hơn để đào tạo.

Có thể so sánh tốc độ truyền dữ liệu nhanh, hoặc băng thông hơn của chip giống như một xa lộ. Xa lộ càng có nhiều làn đường thì nguy cơ tắc nghẽn càng thấp, qua đó nhiều xe có thể lưu thông hơn.

"Giống như sự khác biệt giữa đường cao tốc hai làn và đường cao tốc một trăm làn. Bạn không bao giờ bị kẹt xe," Hutcheson nói.

Ai là nhà sản xuất hàng đầu?

Hiện nay, chỉ có ba công ty thống trị thị trường HBM toàn cầu.

Theo báo cáo nghiên cứu của TrendForce, tính đến năm 2022, Hynix chiếm 50% tổng thị phần HBM, tiếp đến là Samsung với 40% và Micron với 10%. Cả hai công ty Hàn Quốc dự kiến sẽ chiếm thị phần tương tự trên thị trường HBM vào năm 2023 và 2024, cùng nhau chiếm khoảng 95%.

Về phía Micron, công ty đặt mục tiêu tăng thị phần HBM lên khoảng 20% đến 25% vào năm 2025.

Giá trị cao của HBM khiến tất cả các công ty dành một phần đáng kể năng lực sản xuất cho chip nhớ tiên tiến. Theo Phó chủ tịch nghiên cứu cấp cao Avril Wu của TrendForce, HBM dự kiến sẽ chiếm hơn 20% tổng thị trường chip nhớ tiêu chuẩn theo giá trị bắt đầu từ năm 2024 và có khả năng vượt quá 30% vào năm tới.

HBM được tạo ra như thế nào?

Hãy tưởng tượng việc xếp chồng nhiều chip nhớ tiêu chuẩn thành các lớp như một chiếc bánh hamburger, chúng ta sẽ có được HBM.

Về lý thuyết nghe có vẻ khá đơn giản, nhưng thực hiện không phải là một việc dễ dàng, đặc biệt khi nói đến giá cả. Giá bán theo đơn vị của HBM cao hơn nhiều lần so với giá của một chip nhớ thông thường.

Đó là vì độ dày của HBM chỉ bằng khoảng sáu sợi tóc, nghĩa là mỗi lớp chip nhớ tiêu chuẩn được xếp chồng lên nhau cũng cần phải cực kỳ mỏng, một kỳ tích đòi hỏi trình độ sản xuất hàng đầu.

"Mỗi chip nhớ cần phải được mài mỏng bằng độ dày của nửa sợi tóc trước khi chúng được xếp chồng lên nhau, đây là một việc rất khó thực hiện", Chiu cho biết.

Ngoài ra, các lỗ được khoan trên các chip nhớ trước khi chúng được gắn chồng lên nhau để dây điện có thể chạy qua, và vị trí cũng như kích thước của các lỗ này cần phải cực kỳ chính xác.

"Bạn sẽ có nguy cơ thất bại khi cố gắng tạo ra những thiết bị này. Nó gần giống như việc xây dựng một ngôi nhà bằng những lá bài", Chiu mô tả.