Thời đại phổ cập chip 2nm đã đến

Đầu tiên phải kể đến chip 2nm đầu tiên trên thế giới – Exynos 2600 do Samsung tự phát triển vừa chính thức ra mắt đầu năm nay. Tập đoàn đang xuất xưởng lượng lớn chip này để tích hợp vào dòng điện thoại Galaxy S26 chuẩn bị trình làng. Họ có kế hoạch đẩy mạnh sản xuất chip 2nm thế hệ thứ hai (SF2P) trong suốt năm 2026, thậm chí cuối năm lập dây chuyền chip 1nm.

TSMC không thua kém khi bắt đầu sản xuất hàng loạt chip 2nm từ cuối năm 2025 để hoàn thành số đơn hàng đặt đến cuối năm nay cho các khách hàng lớn như Apple, Qualcomm, MediaTek. Dự kiến đến nửa cuối năm 2026 phiên bản cải tiến được đưa vào sản xuất.

Phần lớn sản lượng ban đầu của TSMC nhiều khả năng cung cấp cho Apple. Chip A20 do nhà Táo tự phát triển được kỳ vọng đem lại hiệu năng ổn định và thời lượng pin dài hơn.

Còn Intel đặt mục tiêu sản xuất hàng loạt chip 18A (1,8nm) trong năm nay. Chip sử dụng bóng bán dẫn RibbonFET cùng công nghệ PowerVia độc quyền. Hãng máy tính Panther Lake cùng đơn vị chuyên cung cấp máy chủ Clearwater Forest sẽ là 2 khách hàng đầu tiên nhận và trang bị chip lên thiết bị của mình.

Công nghệ mới trên chip mới

Tiến trình 2nm không đơn giản là thu nhỏ kích thước, mà còn đem đến “cuộc cách mạng” về kiến trúc chip. Chip giới thiệu kiến trúc bóng bán dẫn hoàn toàn mới GAA (Gate-all-around) cho phép kiểm soát dòng điện bên trong chip chặt chẽ hơn. Thay vì chỉ tiếp xúc với kênh silicone ở vài phía như các tiến trình trước, cực cổng sẽ bao quanh toàn bộ kênh giúp giảm lãng phí năng lượng và nâng cao hiệu suất. Tuy nhiên GAA vô cùng phức tạp, dễ gặp lỗi khi sản xuất quy mô lớn.

Cả Exynos 2600 lẫn A20 đều dùng kiến trúc GAA. Exynos 2600 có 10 lõi CPU dựa, sở hữu công nghệ GPU độc quyền được quảng cáo đạt hiệu năng cao gấp đôi và khả năng dò tia tốt hơn 50% so với thế hệ trước, khối dẫn nhiệt (HDB) mới lắp bên trong để cải thiện việc giải phóng nhiệt lượng. Thông tin về A20 vẫn còn ít, chỉ mới biết chip dùng công nghệ đóng gói WMCM để tối ưu hóa việc tích hợp CPU, GPU và bộ nhớ, tốc độ xử lý tăng 15% và tiết kiệm năng lượng hơn 30% so với A19. RibbonFET của Intel cũng chính là GAA.

Bên cạnh RibbonFET, PowerVia cũng rất đáng chú ý. Công nghệ này đưa đường điện ra mặt sau tấm bán dẫn, tách biệt với đường truyền tín hiệu giúp giảm hiện tượng nhiễu. Thử nghiệm trên các lõi E-core cho thấy tần số xung nhịp tăng 5 - 6% nhờ giảm sụt áp (IR drop). Không những vậy PowerVia còn cải thiện hiệu suất sử dụng cell tiêu chuẩn lên đến hơn 90%, cho phép đóng gói nhiều bóng bán dẫn hơn trên cùng một diện tích. Phân bổ đường điện rộng khắp mặt sau đảm bảo tản nhiệt hiệu quả hơn.

Chi phí sản xuất tăng

Sự chuyển dịch sang công nghệ tiên tiến hơn đẩy chi phí sản xuất lên cao. Giá tấm bán dẫn 2nm của TSMC ước tính khoảng 30.000 USD – cao hơn tấm bán dẫn 3nm đến 50%.

Một đơn vị A20 cũng có chi phí lên đến 280 USD– cao hơn khoảng 80% so với A19. Thông tin tăng chi phí không mới nhưng loạt thách thức dai dẳng trong sản xuất đẩy con số ước tính lên cao hơn ban đầu rất nhiều.

Do giá thành sản xuất chip cao nên chắc chắn giá bán lẻ thiết bị điện tử sẽ không thấp. Người tiêu dùng buộc phải chi nhiều hơn cho sản phẩm hiệu năng mạnh mẽ hơn.