Các biện pháp kiểm soát xuất khẩu công nghệ mới của Mỹ ngăn Trung Quốc đạt được tham vọng chip

Cục Công nghiệp và An ninh (BIS), một cơ quan thuộc Bộ Thương mại Mỹ, hôm 12.8 đã công bố các biện pháp kiểm soát xuất khẩu vì lý do an ninh quốc gia. Bốn công nghệ bị hạn chế nằm trong số các hạng mục được đề cập trong Thỏa thuận đa phương của Wassenaar năm 1996 về Kiểm soát xuất khẩu với vũ khí thông thường, hàng hóa và công nghệ lưỡng dụng mà Trung Quốc không phải là thành viên.

Ba trong số bốn công nghệ bị hạn chế bao gồm phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính điện tử, được sử dụng để phát triển chip thế hệ tiếp theo Gate-All-Around (GAA) và hai chất nền của chất bán dẫn dải tần siêu rộng - ôxít gali và kim cương - hoạt động ở điện áp, tần số, nhiệt độ cao hơn nhiều so với các vật liệu chip thông thường như silicon.

GAA được coi là quan trọng với sự phát triển của chip trí tuệ nhân tạo (AI) bằng cách cho phép mở rộng quy mô lớn hơn. Thiết kế GAA bao quanh một bóng bán dẫn ở tất cả mặt với vật liệu phụ để điều chỉnh dòng điện, mang lại hiệu suất tốt hơn.

Công nghệ này yêu cầu phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử (EDA) chuyên biệt, lĩnh vực mà Trung Quốc tụt hậu so với các nước đồng nghiệp toàn cầu. Các kỹ sư yêu cầu phần mềm như vậy để thiết kế mạch tích hợp (IC) và thị trường do Cadence Design Systems, Synopsys, Mentor Graphics thống trị, tất cả đều có trụ sở tại Mỹ.

Chuyên gia thiết kế của Nvidia, người từ chối nêu tên, cho biết: “Trung Quốc có khoảng cách lớn trong phần mềm EDA so với các công ty khác trên toàn cầu. Synopsys và Cadence đã dành ít nhất 30 năm để xây dựng chuyên môn của họ trong lĩnh vực này. Tỷ lệ cược là rất nhỏ rằng Trung Quốc sẽ bắt kịp trong ngắn hạn”.

Việc phụ thuộc vào phần mềm EDA nhập khẩu là một trong những lỗ hổng lớn nhất của Trung Quốc trong chuỗi giá trị bán dẫn, cùng với việc thiếu các máy in thạch bản trong nước, theo bài viết gần đây của ba nhà nghiên cứu từ Đại Học Khoa Học Kĩ Thuật Điện Tử Tây An, cơ sở nghiên cứu công cộng ở thành phố Tây An, tỉnh Thiểm Tây.

Trong khi Trung Quốc không nằm trong danh sách kiểm soát xuất khẩu mới nhất của Mỹ, các nhà phân tích cho biết các hạn chế rõ ràng nhắm vào nền kinh tế lớn thứ hai thế giới.

Shang Manjun, nhà phân tích của công ty tư vấn bán dẫn ICwise có trụ sở tại thành phố Thượng Hải (Trung Quốc), cho biết: “Mỹ đang nhắm đến tương lai”. Bà mô tả việc hạn chế xuất khẩu với phần mềm được sử dụng để thiết kế chip tiên tiến là "con át chủ bài" mà Mỹ chưa từng sử dụng trước đây.

Các biện pháp kiểm soát xuất khẩu công nghệ này đánh dấu sự leo thang trong nỗ lực của Mỹ nhằm thúc đẩy lợi thế công nghệ cao nước này so với Trung Quốc, chỉ vài ngày sau khi Tổng thống Joe Biden ký ban hành đạo luật Chips and Science (Chips và Khoa học), dành gần 53 tỉ USD cho các ưu đãi sản xuất chất bán dẫn.

Theo BIS, lệnh cấm xuất khẩu với ôxít gali và kim cương là biện pháp để ngăn chặn việc sử dụng các vật liệu này trong chip cho các ứng dụng quân sự.

Những hạn chế xuất khẩu mới đã gióng lên hồi chuông cảnh báo với những người trong cuộc ở thị trường bán dẫn Trung Quốc vì ngành công nghiệp chip trong nước phụ thuộc vào phần mềm EDA tiên tiến của Mỹ, chẳng hạn như phần mềm do Cadence Design Systems, Synopsys và Mentor Graphics cung cấp cho Trung Quốc.

Các hãng phần mềm Trung Quốc, như Empyrean Technology, vẫn đang cố gắng bắt kịp những gì các công ty Mỹ đó cung cấp.

Dù Trung Quốc bị phủ bóng bởi các biện pháp kiểm soát xuất khẩu mới nhất của Mỹ, Shang Manjun nói không có khả năng các công ty Mỹ ngừng cung cấp phần mềm EDA ngay lập tức cho các công ty thiết kế chip Trung Quốc.

Sự phát triển chất bán dẫn ở Trung Quốc chưa đến mức đòi hỏi phần mềm thiết kế cho các chip có cấu trúc bóng bán dẫn GAA phức tạp. Tuy nhiên, phần mềm như vậy sẽ cần thiết một khi Trung Quốc đạt quy trình 3 nanomet trong sản xuất chất bán dẫn, theo một giám đốc công ty phần mềm EDA (Trung Quốc), từ chối nêu danh tính vì không được phép nói chuyện với truyền thông.

Giám đốc này chỉ ra rằng các công ty như Empyrean Technology đi sau ít nhất một hoặc hai thế hệ so với các nhà cung cấp lớn của Mỹ.

Hôm 30.6, Samsung Electronics cho biết đã bắt đầu sản xuất hàng loạt chip theo quy trình 3 nanomet tiên tiến dựa trên công nghệ GAA thế hệ tiếp theo.

Samsung Electronics là công ty đầu tiên trên thế giới làm điều này khi tìm kiếm khách hàng mới để bắt kịp đối thủ lớn hơn nhiều là TSMC trong lĩnh vực sản xuất chip theo hợp đồng.

GAA giúp cải thiện hiệu suất, đồng thời giảm diện tích chip và tiêu thụ điện năng so với công nghệ FinFET hiện có.

So với các chip 5 nanomet thông thường, quy trình 3 nanomet thế hệ đầu tiên mới được phát triển có thể giảm tiêu thụ điện năng tới 45%, cải thiện hiệu suất 23% và giảm diện tích 16%, Samsung Electronics cho biết.

Công ty Hàn Quốc không nêu tên khách hàng nhận chip 3 nanomet được sản xuất theo đơn đặt hàng như bộ xử lý di động và chip điện toán hiệu suất cao. Các nhà phân tích cho biết bản thân Samsung Electronics và các công ty Trung Quốc dự kiến ​​sẽ nằm trong số đó.

Cuối tháng 5, khi đến thăm nhà máy của Samsung Electronics ở thành phố Pyeongtaek (Hàn Quốc), Tổng thống Joe Biden đã được giới thiệu sản phẩm thử nghiệm 3 nanomet dựa trên GAA.

TSMC (nhà sản xuất chip theo hợp đồng lớn nhất thế giới có trụ sở ở Đài Loan) cũng có GAA trên bản đồ công nghệ của mình cho các quy trình dưới 5 nanomet. Intel - hãng chip khổng lồ của Mỹ có khả năng sẽ bắt đầu sản xuất GAA từ năm 2024 đến 2025.