Sẽ có con chip siêu tiên tiến vào năm 2025 cạnh tranh với Intel và Samsung

Mới đây, Công ty sản xuất chất bán dẫn Đài Loan (TSMC) cho biết, họ sẽ bắt đầu sản xuất chip 2 nanomet cực kỳ tiên tiến vào năm 2025, đặt sự chú ý mới vào cuộc đua phát triển các công nghệ bán dẫn tiên tiến, sau những thông báo tương tự của Samsung Electronics và Intel.

TSMC đã đưa ra thông báo của mình tại một sự kiện trong ngành mới nhất được tổ chức ở Mỹ. Gã khổng lồ chip Đài Loan cho biết, công nghệ 2nm của họ sẽ dựa trên "kiến trúc bóng bán dẫn nano" để mang lại những cải tiến đáng kể về hiệu suất và hiệu quả sử dụng điện năng. Kiến trúc Nanosheet là một cơ sở hạ tầng hoàn toàn khác với cơ sở hạ tầng Finfet được sử dụng cho chip 5nm, hiện là loại tiên tiến nhất trên thị trường. Và tất nhiên công nghệ mới như vậy đòi hỏi nguồn vốn đầu tư lớn để có sẵn.

Đây là lần đầu tiên TSMC xác định cụ thể lịch trình sản xuất chip 2nm của mình. Gã khổng lồ sản xuất chip hiện đang chuẩn bị giới thiệu công nghệ sản xuất chip 3nm vào nửa cuối năm nay. Địa điểm sản xuất chính là ở thành phố Tainan, miền nam Đài Loan. Công nghệ mới này được cho là sẽ ra mắt trên máy Mac của Apple với chip M3 và các mẫu iPhone 15 với chip A17.

Gã khổng lồ bán dẫn cũng cho biết, họ sẽ có được phiên bản tiếp theo của công cụ sản xuất chip tiên tiến nhất của ASML có tên là High-NA EUV sử dụng tia cực tím để tạo ra chùm ánh sáng hội tụ tạo ra các vi mạch trên chip. Điều thú vị là TSMC tuyên bố rằng, họ sẽ nhận được chiếc máy này vào năm 2024 mặc dù đối thủ gần đây là Intel cũng sẽ sử dụng chiếc máy này để sản xuất chip hàng loạt vào năm 2025.

Thông báo của TSMC được đưa ra trong bối cảnh các đối thủ cạnh tranh lớn trong ngành của họ đã đưa ra các lộ trình tương tự. Samsung sẽ bắt đầu sản xuất chip 2nm vào năm 2025, Samsung cho biết vào tháng 4 rằng, họ cũng sẽ sản xuất chip 3nm vào cuối tháng 6 năm nay, trong khi Intel đang đặt mục tiêu sản xuất chip tiên tiến hơn vào cuối năm 2024. Nhật Bản cũng được cho là đang làm việc với Mỹ về sản xuất công nghệ chip 2nm, sẽ được triển khai vào năm 2025. Trong một diễn biến khác, Intel đã cam kết sẽ giành lại vị trí dẫn đầu về công nghệ sản xuất chip vào năm 2025.

Ở đây, con số càng nhỏ thì chip sẽ càng cao cấp, nhưng cũng khó khăn hơn để ép nhiều bóng bán dẫn hơn vào các chip nhỏ. Khung thời gian và khả năng sản xuất hàng loạt các con chip tiên tiến này là một dấu hiệu cho thấy năng lực công nghệ của các nhà sản xuất chip.

Hiện tại, chỉ có TSMC, Intel và Samsung có khả năng theo đuổi các công nghệ sản xuất chip tiên tiến như vậy. Nhà vô địch sản xuất chip của Trung Quốc Semiconductor Manufacturing International Co. cũng có tham vọng làm như vậy, nhưng bị Washington đưa vào danh sách đen, đã chặn quyền truy cập vào các thiết bị sản xuất chip quan trọng - công cụ thiết yếu để phát triển các công nghệ sản xuất chip tiên tiến.

Các nhà phân tích cho rằng, cuộc chiến cho thấy Samsung và Intel đang thách thức sự dẫn đầu của TSMC trong lĩnh vực công nghệ chip tiên tiến hàng đầu.

"Đó là thị trường mà TSMC đã thống trị. Bây giờ, Samsung đang nỗ lực để bắt kịp. Đối với Intel, không đảm bảo rằng công ty có thể làm được điều này, bởi vì đó không phải là công ty như trước đây", Lee nói Seung-woo, một nhà phân tích cấp cao tại Eugene Investment ở Seoul cho biết trong một tuyên bố. "Tôi chắc chắn rằng thị trường sẽ mở rộng hơn nữa, và các gã khổng lồ sẽ cạnh tranh gay gắt về nó".

Trưởng bộ phận R&D của TSMC: "Có ánh sáng để kết thúc tình trạng thiếu chip"

Yuh-Jier Mii bắt đầu ở tầng trệt của Công ty sản xuất chất bán dẫn Đài Loan vào năm 1994 với tư cách là giám đốc tích hợp chế tạo. Hôm nay ông ấy là một trong những người có trụ sở tại Tân Trúc lãnh đạo công ty với tư cách là phó chủ tịch cấp cao về nghiên cứu và phát triển (R&D). Trong gần 30 năm làm việc tại TSMC, ông đã tham gia vào việc tạo ra các mạch tích hợp dày đặc hơn.

Ông cho biết, các chip mới được chế tạo bằng nút quy trình 3 nanomet của TSMC, dự kiến sẽ đi vào sản xuất vào cuối năm nay. (Thuật ngữ thương mại nanomet dùng để chỉ một thế hệ chip bán dẫn silicon mới, được cải tiến.)

Nhà sản xuất chip theo hợp đồng lớn nhất thế giới ghi nhận Mii đã giúp hãng duy trì vị trí dẫn đầu về công nghệ trong phân khúc đúc của ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu.

Ông nói, một trong những thách thức quan trọng nhất là xác định các lựa chọn cho từng công nghệ sẽ mang lại nhiều giá trị nhất cho khách hàng của TSMC, cũng như cung cấp giải pháp trong một lịch trình có thể đoán trước được.

"Chúng tôi đang tiến tới quy mô nguyên tử", Mii nói. "Trước đây, chúng ta có thể đạt được chip thế hệ tiếp theo bằng cách tinh chỉnh quy trình, nhưng bây giờ đối với mọi thế hệ, chúng ta phải tìm ra những cách thức mới về kiến trúc bóng bán dẫn, vật liệu, quy trình và công cụ. Trong quá khứ, nó là một sự thu nhỏ quang học khá nhiều, nhưng đó không còn là một thủ thuật đơn giản nữa".

Thời kỳ đầu, việc phát triển một công nghệ quy trình mới có nghĩa là chỉ thu nhỏ bóng bán dẫn bằng cách sử dụng kỹ thuật in thạch bản tốt hơn. Nhưng nó đòi hỏi nhiều đổi mới hơn bây giờ, ông nói. Một thách thức khác là tìm đủ kỹ sư tài năng.

Ông nói rằng, ngành công nghiệp đã bỏ lỡ những dấu hiệu cho thấy nhu cầu đang tăng lên. Tuy nhiên, ông nói, lĩnh vực này đã học được rất nhiều điều từ tình hình và ông hy vọng nó sẽ hoạt động tốt hơn trong tương lai.

Mii cho biết: "Hiện tại, ngành công nghiệp đang đầu tư một lượng vốn khổng lồ vào việc xây dựng thêm năng lực để giải quyết vấn đề thiếu chip này. Chúng ta có một bức tranh rõ ràng hơn nhiều về nhu cầu trong tương lai so với hai năm trước".