Biện pháp mới của Mỹ làm Trung Quốc bộc lộ việc thiếu hụt thiết bị sản xuất chip

Trích dẫn những lo ngại về an ninh quốc gia, các quy định mới nhất của chính quyền Biden hôm 17.10 (thắt chặt những biện pháp được ban hành hồi tháng 10.2022) sẽ khiến Trung Quốc chậm đi trong quá trình phát triển trí tuệ nhân tạo (AI) do cắt quyền tiếp cận của nước này vào các thiết bị sản xuất chip kém tiên tiến hơn từ ASML và chip trung tâm dữ liệu Nvidia.

Trong tài liệu dài 121 trang nêu chi tiết các cập nhật về kiểm soát xuất khẩu các công cụ sản xuất chip, Cục Công nghiệp và An ninh Mỹ đã tăng cường các hạn chế với hàng loạt thiết bị cần thiết cho các quy trình chính trong chế tạo đĩa bán dẫn (wafer), bao gồm in thạch bản, khắc axit, lắng đọng, cấy ghép và làm sạch.

Cụ thể hơn, Cục Công nghiệp và An ninh Mỹ đã bãi bỏ quy tắc “tối thiểu” áp dụng cho một số hệ thống in thạch bản nhất định, đặt ra tiêu chuẩn trên thực tế cao hơn các quy tắc xuất khẩu do chính phủ Hà Lan công bố vào tháng 6.

ASML (Hà Lan) sẽ bị hạn chế vận chuyển một số hệ thống quang khắc cực tím sâu (DUV), gồm cả Twinscan NXT1980Di, tới Trung Quốc - thị trường lớn thứ ba của công ty.

Drady Wang, Phó giám đốc công ty nghiên cứu Counterpoint, cho biết: “Nếu không có sản phẩm thay thế sẵn có tại địa phương và 1980Di bị loại khỏi danh sách, tác động sẽ rất lớn với các quy trình sản xuất chip nâng cao cũng như trưởng thành”.

Quy tắc tối thiểu trao cho Mỹ quyền hạn lâu dài với bất kỳ sản phẩm nào từ một công ty nước ngoài nếu sản phẩm đó chứa ít nhất 25% công nghệ có nguồn gốc từ Mỹ. Tuy nhiên, sự điều chỉnh mới nhất trong quy tắc về cơ bản đã khiến tỷ lệ công nghệ có nguồn gốc từ Mỹ trở nên không còn phù hợp.

Dennis Lu, luật sư tại hãng Guo Yin Law, nói: “Điều này có nghĩa là các hệ thống in thạch bản, gồm cả những hệ thống do ASML và các công ty khác sản xuất, một khi đáp ứng các thông số do Mỹ quy định, sẽ phải chịu sự kiểm soát xuất khẩu của chính quyền Biden bất kể tỷ lệ công nghệ có nguồn gốc từ Mỹ”.

Đã trở thành thiết bị hỗ trợ cho nhiều nhà máy sản xuất đĩa bán dẫn Trung Quốc, 1980Di được ASML giới thiệu vào năm 2015. Tài liệu kỹ thuật cho thấy hệ thống step-and-scan (bước và quét) này có khả năng xử lý 275 đĩa bán dẫn mỗi giờ và các quy trình từ 40 nanomet trưởng thành đến dưới 10 nanomet nâng cao. Tuy nhiên, theo một tài liệu được cung cấp cho trang SCMP bởi một nguồn tin trong ngành, phần tham chiếu đến khả năng dưới 10 nanomet đã bị xóa khỏi phiên bản 1980Di mới nhất.

Các quy định xuất khẩu chặt chẽ hơn được đưa ra hai tuần sau khi gã khổng lồ thiết bị viễn thông Huawei (Trung Quốc) khiến thế giới ngạc nhiên với bộ xử lý Kirin 9000s 7 nanomet trong smartphone 5G mới nhất của họ, do SMIC sản xuất. SMIC là hãng sản xuất chip số 1 Trung Quốc. Chip Kirin 9000s do Huawei thiết kế đã gióng lên hồi chuông cảnh báo ở Mỹ.

Các hạn chế vào tháng 10.2022 của Mỹ nhằm mục đích giới hạn khả năng sản xuất chip logic của Trung Quốc ở quy trình 14 nanomet, chip nhớ 3D NAND flash ở 128 lớp và chip DRAM nội địa ở quy trình 18 nanomet. SMIC và YMTC (hãng sản xuất chip nhớ hàng đầu Trung Quốc) đã phải đối mặt với những hạn chế trong tiến bộ công nghệ của họ.

Các nhà phân tích tin rằng các biện pháp mới, nếu được thực hiện nghiêm ngặt, thậm chí có thể hạn chế nỗ lực mở rộng công suất của Trung Quốc tại các quy trình sản xuất trưởng thành khi Mỹ cố gắng lấp những lỗ hổng ở những vị trí chưa rõ ràng.

Arisa Liu, Giám đốc nghiên cứu chất bán dẫn tại Viện nghiên cứu kinh tế Đài Loan, nói sự gián đoạn là không thể tránh khỏi trong thời gian ngắn. Cơ hội vượt qua các biện pháp kiểm soát xuất khẩu của Trung Quốc phụ thuộc vào việc nước này có thể thay thế DUV do nước ngoài sản xuất bằng các sản phẩm trong nước có thể duy trì các quy trình sản xuất trưởng thành từ 28 nanomet trong nhà máy địa phương nhanh đến mức nào.

Trung Quốc đã làm việc trong nhiều năm để phát triển hệ thống in thạch bản của riêng mình, đặt hy vọng vào Shanghai Micro Electronics Equipment Group thuộc sở hữu của nhà phu7ongSong, chiếc máy tốt nhất của công ty này cho đến nay, máy quét SSA600/20, chỉ có khả năng phân giải in thạch bản 90 nanomet, thua xa ASML và Nikon (Nhật Bản).

Li Jinxiang, Phó tổng thư ký Hiệp hội Công nghiệp Thiết bị Sản xuất Điện tử Trung Quốc, nói rằng hiện không có máy in thạch bản nào do Trung Quốc sản xuất để chế tạo đĩa bán dẫn thương mại, đồng thời cho biết việc phát triển những thiết bị như vậy sẽ không dễ dàng.

Trong khi đó, các lệnh trừng phạt của Mỹ đã thúc đẩy một số công ty khởi nghiệp Trung Quốc liên quan đến chip tìm kiếm nguồn vốn đầu tư bằng cách nâng cao khả năng để cố gắng lấp đầy khoảng trống mà các nhà cung cấp nước ngoài (bị cấm hàng bán sang Trung Quốc) để lại.

Một ngày sau khi Bộ Thương mại Mỹ công bố các quy định xuất khẩu mới sang Trung Quốc, Wu Jiang, người sáng lập công ty vật liệu chip tỉnh Giang Tô, đã thực hiện một số cuộc gọi tới các nhà đầu tư trong danh sách liên hệ của mình.

Doanh nhân 42 tuổi, chủ hãng cung cấp chất quang dẫn cần thiết cho chế tạo chất bán dẫn, cho biết không dễ để nhận được trợ cấp của chính phủ Trung Quốc nhưng cần nhiều kinh phí hơn để hỗ trợ nghiên cứu và phát triển. Trong năm qua, Wu Jiang đã đến gần chục thành phố của Trung Quốc và tham dự “vô số hội nghị và triển lãm trong ngành” để xây dựng mối quan hệ với các nhà đầu tư tiềm năng.

Với ngành AI của Trung Quốc, tương lai thậm chí còn mờ mịt hơn dưới các quy tắc cập nhật từ Mỹ nhằm làm chậm tiến độ phát triển các mô hình ngôn ngữ lớn của nước này.

Trong một tài liệu riêng biệt dài 287 trang, Bộ Thương mại Mỹ đã điều chỉnh các quy tắc xuất khẩu của mình với nhiều loại bộ xử lý AI, gồm cả bộ xử lý đồ họa (GPU), để hạn chế các chip với tổng hiệu suất xử lý (TPP) trên 4.800 hoặc những chip với TPP là 1.600 nhưng có mật độ hiệu suất là 5,92, kèm những yêu cầu khác.

Theo tài liệu, điều này được thiết kế để lấp lỗ hổng cho phép khách hàng Trung Quốc mua số lượng lớn hơn chip AI hiệu suất thấp hơn và kết hợp chúng để tạo ra bộ xử lý mạnh hơn.

Quy định mới cũng có thể đồng nghĩa nỗ lực của Trung Quốc trong việc sử dụng công nghệ chiplet, khuôn silicon được phát triển sẵn có thể được đóng gói vào các bộ xử lý phức tạp hơn, nhằm vượt qua giới hạn sức mạnh tính toán là không còn khả thi.

Theo các quy định chặt chẽ hơn, GPU A800 và H800 của Nvidia (được thiết kế riêng cho khách hàng Trung Quốc sau khi chip trung tâm dữ liệu A100 và H100 bị hạn chế vào tháng 8.2022) không thể được bán cho Trung Quốc nữa. A800 và H800 từng được các gã khổng lồ công nghệ Trung Quốc như Tencent Holdings, ByteDance, Alibaba và Baidu săn đón rất nhiều.

Nvidia cho biết trong hồ sơ giao dịch chứng khoán ngày 23.10 rằng các quy định xuất khẩu sẽ “có hiệu lực ngay lập tức”, làm dấy lên lo ngại rằng các gã khổng lồ công nghệ Trung Quốc sẽ không thể nhận được các đơn A800 và H800 đã đặt hàng.

Murong Sujuan, Giám đốc điều hành han4ng DHChip Insights, cho biết: “Điều này sẽ có tác động rất lớn đến sự phát triển các mô hình ngôn ngữ lớn của Trung Quốc”.

Zhang Xiaorong, Giám đốc Viện nghiên cứu Shendu Technology, nói tất cả các công ty và dự án trong nước này phụ thuộc vào chip AI nhập khẩu đều có thể bị ảnh hưởng, dẫn đến việc tăng tốc đổi mới để thay thế công nghệ nước ngoài.

Tuy nhiên, thành công trong khả năng tự cung tự cấp không được coi là điều chắc chắn vì Mỹ đã thắt chặt các yêu cầu tuân thủ với công ty gia công chip toàn cầu nhận các thiết kế chip từ Trung Quốc và biến chúng thành đĩa bán dẫn hoàn thiện.

Các đơn đặt hàng chế tạo chip từ Trung Quốc và những quốc gia khác đáng lo ngại với Mỹ sẽ kích hoạt tín hiệu cảnh báo màu đỏ tại một số công ty gia công nước ngoài nếu thiết kế chứa hơn 50 tỉ transistor (bóng bán dẫn) và bộ nhớ băng thông cao (HBM) được tùy chỉnh cho các vi xử lý AI.

Để so sánh, GPU A100 của Nvidia có tới 54 tỉ bóng bán dẫn. Sự phổ biến của chip HBM tăng lên sau khi Nvidia áp dụng chúng để tăng tốc độ truyền dữ liệu giữa các CPU (bộ xử lý trung tâm) và ngăn xếp bộ nhớ.

Ngày 17.10, Mỹ đã bổ sung hai hãng GPU Trung Quốc là Biren Technology và Moore Threads Intelligence Technology cùng các công ty con của họ vào danh sách đen thương mại. Điều này đồng nghĩa Biren Technology và Moore Threads Intelligence Technology sẽ gặp khó khăn trong việc tìm kiếm các dịch vụ sản xuất đĩa bán dẫn, tình trạng tương tự mà Huawei phải đối mặt sau tháng 9.2020.

GPU hiệu suất cao BR100 của Biren Technology không thể được sản xuất bởi các xưởng đúc hàng đầu như TSMC (Đài Loan) vì có 77 tỉ transistor.

Ngoài ra, các nhà bán lẻ Trung Quốc bán card đồ họa Nvidia đã gây áp lực buộc khách phải đặt hàng càng nhanh càng tốt trong bối cảnh ngày càng có nhiều nghi ngại về việc liệu GPU hướng tới người tiêu dùng của công ty Mỹ này có bị hạn chế hay không.

Zhou Da, một người kinh doanh card đồ họa ở thành phố Thượng Hải, cho biết ngày càng nhiều khách hàng liên hệ với anh để hỏi về giá cả. “Không ai biết điều gì sẽ xảy ra trong tương lai. Vì vậy, tôi đã nói với khách hàng của mình rằng hãy mua chúng ngay khi có thể”, Zhou Da nói.