Trung Quốc đặt cược vào chip nguồn mở RISC-V khi các biện pháp kiểm soát xuất khẩu của Mỹ gia tăng

Hồ sơ bằng sáng chế cho thấy Học viện Khoa học Quân sự của Quân đội Trung Quốc đã sử dụng một tiêu chuẩn nguồn mở có tên RISC-V để giảm bớt vấn đề trong chip dành cho điện toán đám mây và ô tô thông minh.

RISC-V là kiến trúc tập lệnh, một ngôn ngữ máy tính được sử dụng để thiết kế mọi thứ từ chip smartphone đến bộ xử lý tiên tiến cho trí tuệ nhân tạo (AI).

Các tiêu chuẩn phổ biến nhất được các công ty phương Tây kiểm soát. Cụ thể là x86 (do hai công ty Mỹ là Intel và AMD thống trị) và Arm (được Arm Holdings của Anh phát triển). Arm Holdings thuộc sở hữu của SoftBank Group.

Các biện pháp kiểm soát xuất khẩu từ Mỹ và Vương quốc Anh ngăn cản việc bán các thiết kế x86 và Arm tiên tiến nhất (sản xuất chip hiệu suất cao nhất) cho khách hàng ở Trung Quốc.

Song khi Mỹ mở rộng việc hạn chế Trung Quốc tiếp cận các thiết bị bán dẫn và sản xuất chip tiên tiến, bản chất nguồn mở RISC-V trở thành một phần trong kế hoạch của Bắc Kinh nhằm hạn chế sự phụ thuộc vào công nghệ phương Tây, dù kiến trúc mới nổi này chỉ chiếm một phần nhỏ trên thị trường chip.

Ủy ban Khoa học và Công nghệ của chính quyền Thượng Hải (Trung Quốc) cho biết trong một báo cáo: “Ưu điểm lớn nhất của kiến trúc RISC-V là trung lập về mặt địa chính trị”.

Bắc Kinh cùng hàng chục tổ chức nhà nước và viện nghiên cứu của Trung Quốc, nhiều cơ quan bị Mỹ trừng phạt, đã đầu tư ít nhất 50 triệu USD vào các dự án liên quan đến RISC-V từ năm 2018 đến 2023, theo đánh giá của Reuters về hơn 100 bài báo học thuật, bằng sáng chế, tài liệu chính phủ và đấu thầu tiếng Trung cũng như các báo cáo từ các nhóm nghiên cứu và công ty.

Theo truyền thông nhà nước, dù con số này còn khiêm tốn nhưng những đột phá và ứng dụng RISC-V gần đây ở Trung Quốc, nhiều trong số đó được chính phủ tài trợ, đã làm dấy lên hy vọng cho cường quốc châu Á rằng tiêu chuẩn nguồn mở một ngày nào đó có thể đe dọa sự độc quyền của x86 - Arm. Intel và AMD không trả lời các câu hỏi về vấn đề này, trong khi Arm từ chối bình luận.

Theo hai số liệu của ngành và các tài liệu chưa được báo cáo trước đó, chip RISC-V do các công ty và viện nghiên cứu Trung Quốc sản xuất hiện có thể cung cấp năng lượng cho ô tô tự lái, mô hình AI và trung tâm lưu trữ dữ liệu.

Học viện Khoa học Quân sự không trả lời câu hỏi của Reuters.

Trưởng thành nhanh chóng

Arm và x86 là những kiến trúc đóng, nghĩa là chúng là độc quyền và thu phí bản quyền của người dùng. Bản phác thảo của Arm và x86 dài hàng nghìn trang, với các hướng dẫn phức tạp và nhiều phiên bản không tương thích mà chỉ các nhà phát triển chúng mới có thể sửa đổi.

Trong khi RISC-V được sử dụng miễn phí và có cấu trúc đơn giản hơn, thường dẫn đến các chip tiết kiệm năng lượng hơn và người dùng có thể xây dựng trên nền tảng phù hợp với nhu cầu của mình.

Tờ China Daily đưa tin vào tháng 8.2023 rằng một nửa trong số hơn 10 tỉ chip RISC-V được vận chuyển trên toàn cầu vào năm 2022 là sản xuất tại Trung Quốc. Bao Yungang, Phó giám đốc Viện Công nghệ Máy tính Trung Quốc, phát biểu tại một hội nghị về chip vào tháng 6.2023 rằng nguồn tài trợ cho các công ty khởi nghiệp RISC-V ở Trung Quốc tính đến thời điểm đó đã đạt ít nhất 1,18 tỉ USD.

Đại diện bán hàng của một công ty phát triển chip RISC-V tại Bắc Kinh nói: “Hệ sinh thái RISC-V ở Trung Quốc là hệ sinh thái trưởng thành nhất trên toàn cầu, kết quả của việc chính phủ và ngành công nghiệp cần phát triển công nghệ có thể lách các lệnh trừng phạt từ Mỹ”.

Cơ sở dữ liệu AcclaimIP của hãng Anaqua cho thấy khoảng 1.061 bằng sáng chế liên quan đến RISC-V đã được công bố ở Trung Quốc vào năm 2023, tăng so với 10 bằng sáng chế hồi năm 2018. Mỹ chứng kiến mức tăng tương tự trong cùng khoảng thời gian đó. Tổng cộng 2.508 bằng sáng chế như vậy đã được công bố ở Trung Quốc, so với 2.018 của Mỹ.

“

AcclaimIP là cơ sở dữ liệu chuyên về thông tin về bằng sáng chế. AcclaimIP được thiết kế để cung cấp thông tin chi tiết và phân tích về bằng sáng chế, giúp doanh nghiệp và nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cấu trúc và xu hướng trong lĩnh vực sở hữu trí tuệ.

Alibaba và Huawei là những công ty nộp bằng sáng chế lớn thứ 4 và thứ 5. Cả hai gã khổng lồ công nghệ Trung Quốc từ chối bình luận.

Arm là kiến trúc thống trị ở Trung Quốc, nên RISC-V là canh bạc dài hạn để bảo vệ quốc gia châu Á trước một kịch bản Arm buộc phải ngừng cấp phép không chỉ cho Huawei (như từng thực hiện tạm thời vào năm 2019) mà với tất cả công ty Trung Quốc.

Theo Richard Wawrzyniak, nhà phân tích chính của hãng nghiên cứu thị trường SHD Group, dù hiệu suất của chip RISC-V kém Arm trong các tác vụ điện toán phức tạp nhưng khoảng cách đang thu hẹp khi các công ty khởi nghiệp RISC-V ngày càng phát triển và ngày càng có nhiều hãng công nghệ đầu tư vào tiêu chuẩn nguồn mở này.

“RISC-V sẽ là cơ hội lớn nhất”

Công nghệ RISC-V xuất hiện vào thập kỷ trước từ các phòng thí nghiệm tại Đại học California (Berkeley, Mỹ).

Vài tháng sau khi Huawei bị chính quyền Trump đưa vào danh sách đen vào tháng 5.2019, RISC-V International, tổ chức phi lợi nhuận giám sát việc phát triển RISC-V, đã chuyển trụ sở chính từ bang Delaware (Mỹ) đến Thụy Sĩ.

Calista Redmond, Giám đốc điều hành RISC-V International, nói với Reuters rằng động thái này không nhằm "phá vỡ bất kỳ hạn chế pháp lý nào của bất kỳ chính phủ nào mà để đảm bảo sự phát triển liên tục của hệ sinh thái theo tiêu chuẩn mở nhiều năm tới".

Tuy nhiên, RISC-V International cho biết trên trang web của mình rằng động thái đó đã làm giảm bớt sự không chắc chắn do cộng đồng RISC-V lo ngại "trong giai đoạn 2018-2019" liên quan đến bối cảnh địa chính trị mà không đề cập đến Trung Quốc.

Vào tháng 10.2023, Reuters đưa tin một số nhà làm luật Mỹ đang thúc giục chính quyền Biden áp đặt các hạn chế xuất khẩu với RISC-V, việc Calista Redmond cho rằng sẽ làm chậm quá trình phát triển các loại chip mới và tốt hơn.

Cục An ninh Công nghiệp của Bộ Thương mại Mỹ từ chối bình luận.

Với Trung Quốc, đã có động cơ địa chính trị để đầu tư vào tiêu chuẩn chip nguồn mở.

Năm 2019, các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và Công nghệ Điện tử Trung Quốc đã tổ chức hội thảo về cách RISC-V có thể giúp Trung Quốc đạt được khả năng tự chủ về công nghệ.

“Mọi người đều đồng ý rằng nếu hệ thống chip trong nước muốn thoát khỏi những hạn chế của kiến trúc x86 - Arm và thực sự vươn lên mạnh mẽ, RISC-V sẽ là cơ hội lớn nhất”, theo bản tóm tắt hội thảo được đăng trên trang web của Đại học Khoa học và Công nghệ Điện tử Trung Quốc.

Trong số những đột phá gần đây ở Trung Quốc, nhà sản xuất ô tô Dongfeng Motor Corporation do nhà nước hậu thuẫn năm ngoái đã phát triển chip MCU ô tô, dùng để điều khiển hệ thống điện tử của ô tô, sử dụng RISC-V.

Dongfeng Motor Corporation và Bộ Khoa học và Công nghệ Trung Quốc không trả lời câu hỏi tìm kiếm bình luận của Reuters.

Quân đội cũng quan tâm

Đánh giá của Reuters cho thấy các trường đại học và viện nghiên cứu có liên kết với quân đội Trung Quốc cũng đã phát triển và quảng bá RISC-V những năm gần đây.

Theo AcclaimIP, Đại học Công nghệ Quốc phòng Quốc gia do Quân đội Trung Quốc điều hành nằm trong top 15 về bằng sáng chế RISC-V được nộp ở Trung Quốc kể từ năm 2018, cũng như Phòng thí nghiệm Peng Cheng, nơi có quan hệ đối tác với ít nhất hai viện liên quan đến quốc phòng.

Tại một hội nghị học thuật vào tháng 11.2022, các nhà nghiên cứu tại Đại học Beihang, nơi các nhà khoa học tham gia phát triển máy bay và tên lửa quân sự của Trung Quốc, đã trình bày thiết kế chip RISC-V xử lý tín hiệu radar.

Năm 2023, các nhà nghiên cứu tại Viện Phần mềm thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS), cơ quan nghiên cứu của nhà nước, đã đồng phát triển chip RISC-V để ngăn chặn một loại tấn công mạng. Viện này là nhà cung cấp cho Quân đội Trung Quốc, các gói thầu của chính phủ cho thấy.

Vào tháng 5.2023, Viện Công nghệ Máy tính thuộc CAS, nơi đang chịu lệnh trừng phạt từ Mỹ, đã công bố thế hệ thứ hai của Xiangshan, chip PC hiệu suất cao RISC-V và Aolai (hệ điều hành RISC-V).

Sự quan tâm từ các viện và trường đại học Trung Quốc tương đồng với khoản đầu tư vào các phòng thí nghiệm và công ty nghiên cứu RISC-V cách đây một thập kỷ của Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng (DARPA) thuộc chính phủ Mỹ.

Người phát ngôn DARPA cho biết dù cơ quan này không trực tiếp tài trợ cho việc phát triển kiến trúc RISC-V nhưng đã tài trợ cho những nỗ lực sử dụng RISC-V để "tạo ra các chip nguyên mẫu và thử nghiệm các giả thuyết nghiên cứu vì lợi ích an ninh quốc gia Mỹ".

RISC-V đến nay vẫn chưa phá vỡ được sự thống trị của x86 và Arm. SHD Group ước tính rằng 1,9% tổng số đơn vị SoC (hệ thống trên chip) được xuất xưởng vào năm 2022 có bộ xử lý RISC-V.

Song khi nhu cầu về chip AI ngày càng tăng, RISC-V với ưu điểm về giá thành thấp, dễ dàng tùy chỉnh và tiết kiệm năng lượng đã trở nên hấp dẫn cho một số nhà sản xuất chip.

Ziad Asghar, Phó chủ tịch cấp cao về quản lý sản phẩm của Qualcomm, cho biết các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) “muốn phát triển các lõi có khả năng tùy biến cao và RISC-V thực sự phù hợp với yêu cầu đó”.

“

SoC là loại vi chip tích hợp nhiều thành phần hệ thống khác nhau trên cùng một chip. Các thành phần này thường bao gồm bộ vi xử lý (CPU), bộ nhớ, các thành phần điều khiển và thành phần giao tiếp.

SoC được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng, bao gồm điện thoại di động, máy tính bảng, thiết bị IoT (Internet of Things) và các sản phẩm điện tử tiêu dùng khác. Việc tích hợp nhiều chức năng vào một chip giúp giảm kích thước, tiêu thụ điện năng và chi phí sản xuất, đồng thời cũng tăng hiệu suất và tích hợp trong các thiết bị di động và nhúng.