Đột phá chip của Huawei có giúp Trung Quốc vượt rào cản ASML?

Trong nhiều thập kỷ, quá trình phát triển chip luôn là cuộc đua thu nhỏ transistor (bóng bán dẫn) - thành phần cơ bản tạo nên các mạch điện tử trên chip. Giờ đây, Huawei muốn thay đổi hoàn toàn cuộc chơi.

Không thể tiếp cận những thiết bị sản xuất chip tiên tiến nhất thế giới do các lệnh hạn chế xuất khẩu công nghệ từ Mỹ, Huawei đề xuất một hướng đi mới cho ngành bán dẫn: ngừng ám ảnh với việc thu nhỏ transistor và thay vào đó tập trung vào việc tăng tốc độ truyền dữ liệu trong toàn bộ hệ thống.

Đây là chiến lược được sinh ra từ hoàn cảnh bắt buộc, nhưng thực sự đột phá đến mức nào? Liệu nó có thể trở thành con đường mới giúp Trung Quốc tồn tại và phát triển trong cuộc chiến công nghệ? Bên dưới là những điều cần biết về sáng kiến mới của gã khổng lồ công nghệ Trung Quốc.

Định luật Mở rộng Tau của Huawei là gì?

Bà Hà Đình Ba, Chủ tịch bộ phận kinh doanh bán dẫn của Huawei, đã công bố Định luật Mở rộng Tau (hay τ) tại Hội nghị chuyên đề quốc tế về mạch và hệ thống của Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử (IEEE) ở Thượng Hải hôm 25/5.

Để nắm rõ ý nghĩa của Định luật Mở rộng Tau, trước tiên cần hiểu quy luật truyền thống của ngành công nghệ: Định luật Moore. Trong nhiều thập kỷ, Định luật Moore cho rằng tiến bộ của chip đồng nghĩa với việc thu nhỏ transistor, để nhồi nhét được nhiều transistor hơn trên cùng một diện tích silicon, từ đó tăng hiệu năng và giảm chi phí sản xuất. Định luật này được đặt theo tên Gordon Moore, nhà đồng sáng lập Intel từng nhận thấy mật độ transistor trong ngành bán dẫn có xu hướng tăng gấp đôi sau khoảng hai năm.

Định luật Mở rộng Tau của Huawei đi theo hướng khác. Ý tưởng cốt lõi là người dùng không quan tâm transistor nhỏ đến đâu, mà là máy tính hoàn thành công việc nhanh đến mức nào.

Trong vật lý, chữ cái τ thường biểu thị các hằng số thời gian. Điều này bao gồm các độ trễ phát sinh khi dữ liệu di chuyển trong hệ thống điện tử, từ bên trong transistor, dọc theo dây dẫn, qua bộ nhớ cho tới giữa các chip và cụm máy chủ ở trung tâm dữ liệu.

Theo Huawei, nếu giảm được độ trễ này, các kỹ sư vẫn có thể tạo ra những chip mạnh hơn ngay cả khi không tiếp tục thu nhỏ transistor.

Vì sao điều này đặc biệt quan trọng với Trung Quốc?

Việc sản xuất chip với transistor ngày càng nhỏ phụ thuộc rất lớn vào các thiết bị chế tạo tiên tiến, đặc biệt là máy quang khắc. Tuy nhiên, Trung Quốc hiện vẫn không thể mua các hệ thống quang khắc cực tím bước sóng cực ngắn (EUV) tiên tiến nhất từ ASML.

ASML là hãng duy nhất trên thế giới chế tạo máy EUV, được dùng để sản xuất các loại chip tiên tiến nhất ở quy mô lớn. Công ty Hà Lan hiện nắm khoảng 90% thị phần thiết bị quang khắc toàn cầu.

Khung lý thuyết của Huawei cho rằng thiết kế chip thông minh hơn, kiến trúc xếp chồng theo chiều dọc và kết nối tốc độ cao có thể giúp thu hẹp khoảng cách hiệu năng mà không cần những cỗ máy EUV này.

Nếu thành công, đây có thể là bước ngoặt quan trọng với ngành bán dẫn Trung Quốc.

Định luật Mở rộng Tau được hiện thực hóa trên chip như thế nào?

Ví dụ thực tế mà Huawei đưa ra cho Định luật Mở rộng Tau là kiến trúc mang tên LogicFolding. Thay vì trải rộng các mạch logic trên một mặt phẳng hai chiều như thiết kế chip truyền thống, LogicFolding xếp chồng các lớp mạch hoạt động theo chiều dọc và kết nối chúng với nhau bằng một kỹ thuật gọi là liên kết lai.

Bằng cách "gấp" chip lên theo không gian ba chiều (3D), khoảng cách tín hiệu phải di chuyển được rút ngắn. Kết quả là độ trễ giảm và hiệu quả năng lượng tăng lên.

Huawei cho biết hệ thống trên chip (SoC) Kirin thế hệ 2026 là ví dụ đầu tiên áp dụng quy mô lớn kỹ thuật này và đạt kết quả đáng kể mà không cần thay đổi quy trình sản xuất nền tảng.

Theo công bố của Huawei, mật độ transistor tăng từ 155 triệu lên 238 triệu transistor trên mỗi mm², hiệu quả năng lượng của lõi CPU tăng 41%, còn xung nhịp tối đa tăng gần 13%.

Báo cáo từ tập đoàn dịch vụ tài chính Morgan Stanley (Mỹ) hôm 27/5 nhận định việc tích hợp theo chiều dọc này có thể giúp các chip sản xuất bằng tiến trình 7 nanomet hoặc 5 nanomet đạt hiệu năng tương đương chip được chế tạo trên những tiến trình tiên tiến hơn.

Định luật Mở rộng Tau có phải là bước đột phá thực sự?

Không phải ai cũng tin rằng những con số Huawei công bố phản ánh đầy đủ thực tế.

Leslie Wu, Giám đốc điều hành công ty tư vấn bán dẫn RHCC, cho rằng mức tăng mật độ transistor mà Huawei công bố đã bị phóng đại. Theo ông, Huawei đạt được con số này bằng cách xếp chồng nhiều lớp mạch lên nhau rồi tính tổng số transistor trên cùng một diện tích bề mặt. Vì vậy, đây chủ yếu là sự gia tăng mật độ nhờ thiết kế 3D, chứ không phải bước đột phá thực sự trong công nghệ chế tạo transistor trên một lớp chip duy nhất.

Do đó, Leslie Wu cho rằng thành tựu này chưa đủ để hỗ trợ cho tuyên bố của Huawei rằng Định luật Mở rộng Tau có thể giúp hãng sản xuất các chip tương đương chip 1,4 nanomet tiên tiến vào năm 2031.

Ngoài ra, tích hợp 3D và đóng gói tiên tiến cũng không phải công nghệ độc quyền của Huawei.

“Đây là bước đột phá với Huawei, nhưng không phải mối đe dọa cho TSMC”, ông Jensen Huang, Giám đốc điều hành Nvidia, nói với các phóng viên tại Đài Loan hôm 28/5.

“TSMC đã sử dụng công nghệ xếp chồng khuôn chip và đóng gói 3D từ gần 10 năm nay. Công nghệ của họ hiện rất tiên tiến”, Jensen Huang nhận xét.

TSMC (Đài Loan) là hãng sản xuất chip theo hợp đồng số 1 thế giới.

Các hãng phương Tây có thể áp dụng cách tiếp cận tương tự Huawei không?

Khi việc tiếp tục thu nhỏ transistor ngày càng đắt đỏ và khó khăn về mặt vật lý, ngành bán dẫn toàn cầu cũng đang chuyển hướng sang thiết kế ở cấp độ hệ thống và công nghệ đóng gói tiên tiến.

AMD sử dụng công nghệ 3D V-Cache để xếp chồng bộ nhớ. TSMC có công nghệ System-on-Integrated-Chips riêng. Trong khi đó, các hệ thống AI của Nvidia phụ thuộc rất nhiều vào đóng gói tiên tiến và bộ nhớ băng thông cao (HBM).

Khác biệt lớn nằm ở chỗ các công ty dẫn đầu ngành như TSMC, Intel, Samsung Electronics và Nvidia vừa sở hữu công nghệ 3D tiên tiến, vừa có quyền tiếp cận các thiết bị quang khắc hiện đại nhất, phần mềm thiết kế chip tối tân và chuỗi cung ứng toàn cầu mạnh mẽ.

Định luật Mở rộng Tau có giải được bài toán ASML cho Trung Quốc không?

Câu trả lời ngắn gọn là không. Định luật Mở rộng Tau không loại bỏ nhu cầu của Trung Quốc với các thiết bị sản xuất chip tiên tiến, song có thể thay đổi cách nhìn nhận vấn đề.

Trong nhiều năm, câu hỏi địa chính trị luôn là: Trung Quốc có thể tự chế tạo máy quang khắc tiên tiến hay không? Huawei đang cố gắng đổi câu hỏi đó thành: Chúng ta có thể khai thác tối đa năng lực sản xuất hiện có đến mức nào?

Các nhà phân tích của hãng Bernstein Research so sánh tiềm năng của Định luật Mở rộng Tau với sự xuất hiện của DeepSeek trong lĩnh vực AI - minh chứng cho khả năng đạt hiệu quả cực cao trong điều kiện bị hạn chế nguồn lực, từ đó thúc đẩy đầu tư nội địa.

Theo Bernstein Research, Định luật Mở rộng Tau có thể giúp các công ty bán dẫn Trung Quốc tiếp tục cải thiện công nghệ trong thập niên tới bất chấp rào cản về máy EUV.

Tuy nhiên, Bernstein Research cũng cảnh báo rằng Huawei chỉ đang chuyển từ một điểm nghẽn sang một điểm nghẽn khác. Việc xếp chồng chip tạo ra các thách thức mới về tản nhiệt, tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn và đóng gói 3D tiên tiến - những lĩnh vực mà TSMC vẫn đang dẫn đầu.

Nhà phân tích Phelix Lee của hãng nghiên cứu đầu tư Morningstar cũng bày tỏ sự hoài nghi về các mục tiêu mà Huawei đặt ra. Ông cho rằng ngay cả khi tối ưu thiết kế và mạch điện, hiệu năng ở cấp độ transistor vẫn bị giới hạn bởi đặc tính của tiến trình 7 nanomet, từ đó hạn chế hiệu quả năng lượng mà Định luật Mở rộng Tau có thể đạt được.

Nói cách khác, trong cùng điều kiện, các công ty có quyền tiếp cận thiết bị sản xuất tiên tiến nhất vẫn sẽ giữ lợi thế.

Dù vậy, Phelix Lee nhận định hệ sinh thái rộng lớn của Huawei, trải dài từ thiết kế chip, thiết bị tiêu dùng, hệ thống ô tô cho tới hạ tầng viễn thông, giúp công ty có vị thế đặc biệt để thực hiện kiểu tối ưu hóa trên toàn hệ thống mà các đối thủ khó sao chép.

Ông cho rằng những tiến bộ của Huawei phần nào xác nhận nhận định từ Jensen Huang rằng các biện pháp kiểm soát xuất khẩu của Mỹ đang thúc đẩy Trung Quốc tăng tốc phát triển ngành bán dẫn nội địa.

Y nghĩa với cuộc đua chip toàn cầu

Xét cho cùng, Định luật Mở rộng Tau của Huawei là ví dụ điển hình về bước tiến kỹ thuật trong điều kiện bị gây áp lực cao. Nó mang đến một lộ trình khả thi cho các kỹ sư và công ty Trung Quốc vào thời điểm con đường truyền thống bị cản trở bởi các rào cản địa chính trị.

Liệu chiến lược này có thành công hay không sẽ phụ thuộc vào khả năng triển khai thực tế.

Nếu thất bại, hy vọng bắt kịp các nước dẫn đầu về công nghệ chip của Trung Quốc sẽ lại phụ thuộc vào máy quang khắc tiên tiến. Song nếu có thể sản xuất hàng loạt chip xếp chồng này với chi phí thấp và độ tin cậy cao, Huawei sẽ giúp Trung Quốc thu hẹp khoảng cách với các cường quốc bán dẫn như Mỹ và Hàn Quốc, đồng thời chứng minh rằng ngay cả khi bị dồn vào thế khó, ngành công nghệ nước này vẫn có thể tìm ra cách để xoay sở.

Sơn Vân