AI đổi luật chơi, ngành bán dẫn và CPU trở thành chiến trường mới

Khi các mô hình AI ngày càng cần khả năng lập kế hoạch, điều phối và suy luận theo thời gian thực, CPU bất ngờ trở thành "mảnh đất vàng" mới trong ngành bán dẫn, kéo theo cuộc cạnh tranh khốc liệt giữa Intel, AMD, Nvidia, Qualcomm, Arm cùng hàng loạt doanh nghiệp Trung Quốc.

CPU từ "vai phụ" thành trung tâm ngành bán dẫn trong kỉ nguyên AI

Trong giai đoạn đầu của cơn sốt AI, phần lớn sự chú ý đều đổ dồn vào GPU – dòng chip đảm nhận việc huấn luyện các mô hình ngôn ngữ lớn như ChatGPT hay Gemini. Điều này từng khiến nhiều người cho rằng CPU đã bước vào giai đoạn bão hòa, khó còn cơ hội tăng trưởng.

Tuy nhiên, sự phát triển của AI trong hai năm gần đây đã làm thay đổi hoàn toàn nhận định đó. Nếu GPU vẫn là "cỗ máy" xử lí các phép tính song song khổng lồ, thì CPU lại trở thành bộ não điều phối toàn bộ hệ thống AI, đặc biệt trong các trung tâm dữ liệu thế hệ mới.

Theo nhiều tổ chức nghiên cứu, thị trường CPU dành cho trung tâm dữ liệu AI có thể tăng trưởng hơn 40% mỗi năm trong giai đoạn 2025-2030, đạt quy mô từ 170 đến hơn 220 tỉ USD vào cuối thập kỉ này. Đây là mức tăng trưởng rất hiếm thấy đối với một lĩnh vực vốn được xem là trưởng thành.

Nguyên nhân nằm ở sự xuất hiện của tác tử AI (Agentic AI), thế hệ AI không chỉ trả lời câu hỏi mà còn có thể lập kế hoạch, tìm kiếm thông tin, viết mã, phối hợp nhiều công cụ và tự động thực hiện chuỗi nhiệm vụ phức tạp.

Khác với việc huấn luyện mô hình vốn dựa chủ yếu vào GPU, các tác vụ điều phối (orchestration), quản lí luồng công việc và xử lí theo trình tự lại phù hợp hơn với CPU nhờ yêu cầu độ trễ thấp và khả năng xử lí tuần tự.

Nếu trước đây một hệ thống AI thường chỉ cần một CPU để phục vụ tám GPU thì hiện tỉ lệ này đã tăng lên khoảng một CPU cho bốn GPU. Nhiều chuyên gia dự báo trong vài năm tới, tỉ lệ có thể đạt một CPU cho hai GPU hoặc thậm chí một CPU cho một GPU khi AI suy luận và tác tử AI trở thành xu hướng chủ đạo.

Sự thay đổi này khiến nhu cầu CPU tăng mạnh trên toàn cầu, thậm chí dẫn đến tình trạng khan hàng tại nhiều nhà sản xuất máy tính và máy chủ.

Không chỉ Intel và AMD, hàng loạt "ông lớn" công nghệ cũng lao vào cuộc đua. Nvidia lần đầu tiên bán riêng dòng CPU Vera thay vì chỉ tích hợp trong nền tảng AI hoàn chỉnh. Qualcomm mở rộng sang CPU cho trung tâm dữ liệu. Arm lần đầu phát triển CPU vật lí dành cho máy chủ. Trong khi đó, Google, Amazon và Microsoft đều tự thiết kế CPU dựa trên kiến trúc Arm để phục vụ các trung tâm dữ liệu đám mây.

Đáng chú ý, kiến trúc Arm, vốn nổi tiếng trên điện thoại thông minh nhờ khả năng tiết kiệm điện, đang dần mở rộng sang lĩnh vực máy chủ AI. Giới phân tích dự báo CPU Arm sẽ tiếp tục gia tăng thị phần trong những năm tới khi các trung tâm dữ liệu ngày càng phải đối mặt với bài toán tiêu thụ điện năng khổng lồ.

Mỹ dẫn đầu công nghệ, Trung Quốc tăng tốc nội địa hóa

Cuộc cạnh tranh CPU hiện nay không chỉ là cuộc đua giữa các doanh nghiệp mà còn phản ánh cuộc cạnh tranh công nghệ giữa Mỹ và Trung Quốc.

Ở phía Mỹ, Intel vẫn giữ hơn một nửa thị phần CPU máy chủ toàn cầu, trong khi AMD liên tục mở rộng hiện diện nhờ các dòng EPYC hiệu năng cao. Nvidia tận dụng vị thế thống trị GPU để tiến vào thị trường CPU, còn Qualcomm, Arm và các hãng điện toán đám mây đều muốn giành một phần trong "miếng bánh" hàng trăm tỉ USD.

Tuy nhiên, Trung Quốc cũng đang đẩy mạnh chiến lược tự chủ bán dẫn nhằm giảm phụ thuộc vào công nghệ Mỹ. Doanh nghiệp nổi bật nhất là Hygon Information Technology, nhà phát triển CPU kiến trúc x86 đang gia tăng nhanh thị phần tại thị trường nội địa khi các nhà cung cấp dịch vụ đám mây Trung Quốc ưu tiên sử dụng chip trong nước. Theo dự báo của Bernstein Research, thị phần CPU máy chủ của Hygon tại Trung Quốc có thể tăng từ khoảng 20% hiện nay lên 35% vào năm 2028.

Bên cạnh đó, Shanghai Zhaoxin Semiconductor tiếp tục mở rộng sang CPU cho máy tính cá nhân và máy chủ, trong khi Loongson vẫn kiên trì phát triển bộ xử lí nội địa. Huawei cũng đầu tư mạnh vào dòng CPU Kunpeng như một phần trong hệ sinh thái điện toán độc lập.

Dù vậy, khoảng cách công nghệ vẫn còn khá lớn. Phần lớn các doanh nghiệp Trung Quốc vẫn gặp khó khăn về hiệu năng, hệ sinh thái phần mềm và khả năng cạnh tranh quốc tế. Một số công ty vẫn trong tình trạng thua lỗ dù doanh thu tăng trưởng.

Điểm đáng chú ý là CPU hiện chưa chịu các biện pháp kiểm soát xuất khẩu nghiêm ngặt như GPU của Mỹ. Điều này giúp Intel, AMD, Qualcomm hay Arm vẫn có thể duy trì hoạt động tại Trung Quốc, dù phải điều chỉnh sản phẩm để đáp ứng quy định xuất khẩu của Washington.

Giới chuyên gia nhận định cuộc đua CPU sẽ còn kéo dài nhiều năm và khác với thị trường GPU, nơi Nvidia gần như thống trị tuyệt đối. Thị trường CPU có dư địa đủ lớn để nhiều doanh nghiệp cùng phát triển nhờ nhu cầu bùng nổ từ AI tạo sinh, tác tử AI, điện toán đám mây và máy tính cá nhân thế hệ mới.

Sau nhiều năm bị xem là "người hùng thầm lặng" của ngành bán dẫn, CPU đang trở lại vị trí trung tâm của cuộc cách mạng AI. Cuộc cạnh tranh giờ đây không chỉ là ai sản xuất được chip mạnh hơn, mà còn là ai xây dựng được hệ sinh thái điện toán tối ưu nhất cho kỉ nguyên AI, nơi CPU và GPU sẽ không còn đối đầu, mà trở thành hai trụ cột không thể tách rời của hạ tầng trí tuệ nhân tạo toàn cầu.