Nhật Bản muốn phá thế thống trị HBM của Hàn Quốc

Theo nguồn tin từ Nikkei, hai tập đoàn này sẽ dẫn dắt một liên minh công-tư để phát triển thế hệ bộ nhớ tiếp theo dành cho trí tuệ nhân tạo (AI) và siêu máy tính. Dự án này không chỉ đơn thuần là một thương vụ hợp tác thương mại, mà được xem là nỗ lực tái thiết vị thế của Nhật Bản – quốc gia từng là "ông vua" không ngai của ngành sản xuất bộ nhớ toàn cầu nhưng đã tụt hậu trong hai thập kỷ qua.

Với sự ra đời của công ty mới mang tên Saimemory, Nhật Bản đang đặt cược vào một công nghệ đột phá có khả năng thay thế bộ nhớ băng thông cao (HBM) hiện tại, hứa hẹn giải quyết cơn khát năng lượng của các trung tâm dữ liệu và phá vỡ thế độc quyền của các đối thủ Hàn Quốc.

Saimemory: "Bộ chỉ huy" của giấc mơ bộ nhớ thế hệ mới và đột phá công nghệ xếp chồng

Trung tâm của dự án đầy tham vọng này là Saimemory, một công ty mới được SoftBank thành lập để đóng vai trò như "bộ chỉ huy" điều phối sự hợp tác giữa các bên. Mục tiêu của Saimemory không hề khiêm tốn: họ muốn tạo ra một loại bộ nhớ hiệu năng cao hoàn toàn mới, vượt trội so với chuẩn HBM (High Bandwidth Memory) đang thống trị thị trường hiện nay.

HBM hiện là "xương sống" của các hệ thống AI, được tạo ra bằng cách xếp chồng các chip DRAM để xử lý lượng dữ liệu khổng lồ. Tuy nhiên, Saimemory muốn đi xa hơn thế. Họ đặt mục tiêu phát triển một loại bộ nhớ có dung lượng lưu trữ gấp đôi đến gấp ba lần HBM, trong khi mức tiêu thụ điện năng chỉ còn một nửa, và quan trọng nhất là với mức giá tương đương hoặc thấp hơn. Đây là những thông số "trong mơ" đối với bất kỳ nhà phát triển trung tâm dữ liệu nào, đặc biệt trong bối cảnh AI tạo sinh đang ngốn điện năng khủng khiếp.

Để hiện thực hóa điều này, dự án huy động tổng vốn đầu tư khoảng 8 tỉ yen (51,2 triệu USD) đến năm tài chính 2027 để hoàn thiện nguyên mẫu, với mục tiêu thiết lập hệ thống sản xuất hàng loạt vào năm tài chính 2029. SoftBank sẽ đóng góp 3 tỉ yen, trong khi Fujitsu và Viện nghiên cứu quốc gia Riken đóng góp khoảng 1 tỉ yen. Chính phủ Nhật Bản cũng dự kiến sẽ trợ cấp một phần chi phí thông qua các chương trình hỗ trợ phát triển bán dẫn thế hệ mới.

Về mặt kỹ thuật, Saimemory không đi một mình. Họ đang tận dụng tinh hoa công nghệ từ khắp nơi trên thế giới. Intel sẽ cung cấp công nghệ xếp chồng nền tảng (được phát triển với sự hỗ trợ của DARPA - Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến Quốc phòng Mỹ). Điểm đột phá của công nghệ này nằm ở kiến trúc: thay vì bố trí các chip chịu trách nhiệm cấp nguồn, tính toán và bộ nhớ theo chiều ngang như truyền thống, chúng được xếp chồng theo chiều dọc. Cấu trúc này không chỉ cho phép tích hợp nhiều chip nhớ hơn trên một đơn vị diện tích mà còn rút ngắn đáng kể khoảng cách truyền dữ liệu, từ đó tăng tốc độ xử lý và giảm tiêu hao năng lượng.

Bên cạnh đó, Đại học Tokyo và các đối tác khác sẽ đóng góp các công nghệ tản nhiệt và truyền dữ liệu mượt mà – những yếu tố sống còn khi xếp chồng linh kiện mật độ cao. Vai trò của Fujitsu trong liên minh này cực kỳ quan trọng. Dù đã rút khỏi mảng sản xuất bộ nhớ từ năm 1999, Fujitsu vẫn nắm giữ bí quyết (know-how) sâu rộng về sản xuất hàng loạt và kiểm soát chất lượng. Kinh nghiệm của họ trong việc phát triển CPU tiết kiệm năng lượng cho siêu máy tính Fugaku (từng đứng đầu thế giới) sẽ là mảnh ghép hoàn hảo để tối ưu hóa sự tương thích giữa bộ nhớ mới và các bộ vi xử lý.

Mô hình kinh doanh của Saimemory cũng rất hiện đại: họ sẽ hoạt động như một công ty "fabless" (không nhà máy), chuyên tập trung vào quản lý sở hữu trí tuệ và thiết kế chip. Việc sản xuất và tạo mẫu sẽ được thuê ngoài cho các đối tác như Shinko Electric Industries và Powerchip Semiconductor Manufacturing Corp. (PSMC) của Đài Loan.

Từ "vết xe đổ" thập niên 2000 đến cuộc chiến giành lại chủ quyền bán dẫn

Sự ra đời của Saimemory không chỉ là một dự án công nghệ, mà là một câu trả lời mang tính chiến lược cho bài toán an ninh kinh tế của Nhật Bản. Quay ngược thời gian về những năm 1980 và 1990, các công ty Nhật Bản từng thống trị thị trường bộ nhớ toàn cầu. Tuy nhiên, sự thương mại hóa (commoditization) của DRAM và cuộc chiến về giá khốc liệt sau đó đã khiến các ông lớn Nhật Bản lần lượt rút lui vào khoảng năm 2000. Fujitsu cũng dần ngừng sản xuất nội bộ sau năm 1999 để tái cấu trúc. Khoảng trống mà người Nhật để lại đã nhanh chóng bị các công ty Hàn Quốc lấp đầy.

Hiện nay, thực tế thị trường rất khắc nghiệt đối với Nhật Bản: SK Hynix và Samsung của Hàn Quốc đang nắm giữ khoảng 90% thị phần toàn cầu về HBM. Trong kỷ nguyên mà dữ liệu là dầu mỏ mới, việc phụ thuộc gần như hoàn toàn vào nguồn cung nước ngoài cho một linh kiện cốt lõi như bộ nhớ hiệu năng cao là một rủi ro an ninh không thể chấp nhận được. Tình trạng này dẫn đến nguy cơ bất ổn về nguồn cung và giá cả, đặc biệt khi nhu cầu phát triển trung tâm dữ liệu đang bùng nổ trên toàn cầu.

Nhu cầu tính toán tại Nhật Bản được dự báo sẽ tăng khủng khiếp. Với sự phổ biến của AI tạo sinh, công suất tính toán cần thiết tại Nhật Bản ước tính sẽ tăng hơn 300 lần vào năm 2030 so với năm 2020. Nếu không tự chủ được nguồn cung bán dẫn, Nhật Bản sẽ mãi mãi là "kẻ đi sau" và chịu sự chi phối của các chuỗi cung ứng quốc tế.

Sự tham gia của SoftBank và Fujitsu đánh dấu một sự thay đổi tư duy. SoftBank đang ráo riết phát triển các trung tâm dữ liệu quy mô lớn của riêng mình, trong khi Fujitsu đang phát triển các CPU chuyên dụng cho trung tâm dữ liệu và viễn thông. Cả hai đều cần một giải pháp bộ nhớ tối ưu hơn HBM hiện tại để tạo lợi thế cạnh tranh. Bằng cách kết hợp sức mạnh tài chính và tầm nhìn của SoftBank, kinh nghiệm kỹ thuật của Fujitsu, công nghệ lõi của Intel và sự hỗ trợ từ chính phủ, Nhật Bản đang hy vọng có thể "đi tắt đón đầu".

Bùi Tú