Mỹ chặn Trung Quốc tiếp cận mặt hàng “tối quan trọng” của công nghệ tương lai: Sức mạnh khó lường ẩn dưới chiều cao chỉ bằng vài sợi tóc

Chính phủ Mỹ đã áp dụng các 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) cho Trung Quốc.

Các quy tắc 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?

Bộ nhớ băng thông cao (HBM) về cơ bản là một chồng chip nhớ, các thành phần nhỏ lưu trữ dữ liệu. Chúng có thể lưu trữ nhiều thông tin hơn và truyền dữ liệu nhanh hơn công nghệ cũ, được gọi là DRAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động).

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 Advanced Micro Devices (AMD) sản xuất.

“Bộ xử lý và bộ nhớ là hai thành phần thiết yếu đối với AI. Nếu không có bộ nhớ, giống như có một bộ não có logic nhưng không có bộ nhớ nào”, G Dan Hutcheson - phó chủ tịch của TechInsights, một tổ chức nghiên cứu chuyên về chip - nói với CNN.

Chip HBM khác với vi mạch thông thường như thế nào?

Chip HBM đang ngày càng phổ biến do sự phát triển của trí tuệ nhân tạo tạo sinh. Những con chip này có không gian lưu trữ lớn hơn, nâng cao hiệu suất của các ứng dụng AI. Chúng cũng nhanh hơn chip nhớ thông thường, giúp các ứng dụng chạy hiệu quả hơn.

Các hạn chế sẽ tác động đến Trung Quốc như thế nào?

Bộ hạn chế xuất khẩu mới nhất, được công bố vào ngày 2/12, diễn ra sau hai đợt hạn chế trước đó đối với chip công nghệ cao do chính quyền ông Biden công bố, 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 đã đáp trả bằng cách áp đặt lệnh hạn chế mới đối với xuất khẩu germani và gali cùng các nguyên liệu khác - những nguyên tố thiết yếu 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 khả năng cao nhất là làm đình trệ khả năng tiếp cận HBM của nước này. Mặc dù khả năng sản xuất HBM của Trung Quốc hiện đang tụt hậu so với SK Hynix và Samsung của Hàn Quốc và Micron (MU) của Mỹ, nhưng nước này đang phát triển năng lực riêng trong lĩnh vực này.

Jeffery Chiu, Tổng giám đốc điều hành của Ansforce, một công ty tư vấn mạng lưới chuyên gia về công nghệ, cho biết: "Những hạn chế xuất khẩu của Mỹ sẽ cắt giảm khả năng tiếp cận HBM chất lượng tốt hơn của Trung Quốc trong ngắn hạn. Tuy nhiên, về lâu dài, Trung Quốc vẫn có thể tự sản xuất chúng, 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. Họ được cho là đang tăng cường năng lực để xây dựng các dây chuyền sản xuất HBM nhằm hoàn thành mục tiêu chiến lược là tự cung tự cấp công nghệ.

Tại sao HBM lại quan trọng như vậy?

Điều khiến chip HBM trở nên mạnh mẽ chủ yếu là không gian lưu trữ lớn hơn và tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn nhiều so với chip nhớ thông thường.

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

Không gian lưu trữ lớn hơn có nghĩa là có thể lưu trữ, truyền và xử lý nhiều dữ liệu hơn, giúp 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 hơn - hoặc băng thông cao hơn – với một xa lộ. Xa lộ càng có nhiều làn đường thì khả năng tắc nghẽn càng thấp và do đó có thể chứa được nhiều xe hơn.

“Giống như sự khác biệt giữa xa lộ hai làn xe và xa lộ một trăm làn xe. Bạn không bị kẹt xe”, Hutcheson nói.

Những nhà sản xuất hàng đầu hiện nay là ai?

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

Tính đến năm 2022, Hynix chiếm 50% tổng thị phần HBM, tiếp theo là Samsung với 40% và Micron với 10%, theo một ghi chú nghiên cứu do công ty nghiên cứu thị trường TrendForce có trụ sở tại Đài Bắc công bố. Cả hai công ty Hàn Quốc này dự kiến sẽ chiếm thị phần tương tự trên thị trường HBM vào năm 2023 và 2024, tổng cộng chiếm khoảng 95%.

Giá trị cao của HBM đã khiến tất cả các nhà sản xuất dành một phần đáng kể năng lực sản xuất của mình cho chip nhớ tiên tiến hơn. 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?

Có thể tưởng tượng việc xếp chồng nhiều chip nhớ tiêu chuẩn thành nhiều lớp như một chiếc bánh hamburger. Về cơ bản, đó chính là cấu trúc của HBM.

Thoạt nghe thì có vẻ khá đơn giản, nhưng thực hiện không phải là một việc dễ dàng, đến mức điều này phản ánh vào giá cả. Giá bán theo đơn vị của HBM cao hơn nhiều lần so với chip nhớ thông thường.

Đó là vì chiều cao của một HBM gần bằng 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 năng lực sản xuất hàng đầu với kỹ thuật được gọi là “đóng gói tiên tiến”.

"Mỗi chip nhớ đó cần phải được mài mỏng bằng chiều cao của nửa sợi tóc trước khi chúng được xếp chồng lên nhau, một điều rất khó thực hiện", Chiu cho biết.

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

Hutcheson cho biết: "Bạn có nhiều nguy cơ thất bại hơn khi cố gắng tạo ra những thiết bị này. Nó gần giống như việc xây dựng một ngôi nhà bằng những lá bài vậy".

Tham khảo CNN