Trong cuộc đua chip tiên tiến, EUV từ lâu được xem là công nghệ then chốt để tiến tới các tiến trình ngày càng nhỏ. Thế nhưng, khi khả năng tiếp cận EUV bị hạn chế, các nhà nghiên cứu Trung Quốc đang thử một hướng đi khác: kết hợp máy quang khắc DUV với kiến trúc transistor GAA để phát triển công nghệ dưới 3 nm.

Tại sự kiện IC WORLD ở Bắc Kinh ngày 16/9, Ye Tianchun, kỹ sư trưởng của National Major Special Project 02, cho biết Viện Vi điện tử thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) đã hoàn thành giai đoạn tích hợp quy trình ban đầu cho transistor GAA sử dụng các kênh nanosheet xếp chồng, được chế tạo với DUV.

Đáng chú ý, các transistor thử nghiệm đạt tỷ lệ dòng bật/tắt (Ion/Ioff) lần lượt khoảng 9,7×10^5 và 7,6×10^5, vượt ngưỡng 5×10^5 mà nhóm nghiên cứu đặt ra. CAS mô tả đây là một hướng phát triển công nghệ transistor MOS mới cho quá trình chế tạo dưới 3 nm tại Trung Quốc.

Xiaomi

Kế hoạch phát triển chip 3 nm của Xiaomi đánh dấu bước nhảy vọt ngoạn mục trong quá trình tăng tốc của ngành bán dẫn Trung Quốc, chỉ vài tháng sau khi Huawei khiến thị trường toàn cầu bất ngờ với những đột phá công nghệ chip, bất chấp lệnh trừng phạt nghiêm ngặt từ Hoa Kỳ, theo Tech Wire Asia.

Gã khổng lồ công nghệ có trụ sở tại Bắc Kinh bắt đầu sản xuất hàng loạt dòng chip tích hợp (SoC) tự thiết kế trên tiến trình 3 nanomet mang tên XRing O1, đưa Xiaomi gia nhập nhóm doanh nghiệp hiếm hoi trên thế giới làm chủ được công nghệ này.

Thành tựu không chỉ cho thấy sức bật của Trung Quốc trong tham vọng tự chủ công nghệ mà còn báo hiệu sự dịch chuyển của cán cân quyền lực trong lĩnh vực thiết kế bán dẫn toàn cầu.

Trong bài đăng trên mạng xã hội Weibo, nhà sáng lập kiêm Chủ tịch và Giám đốc điều hành Xiaomi, ông Lei Jun, xác nhận thông tin từ truyền thông trong nước rằng XRing O1 được phát triển dựa trên quy trình sản xuất bán dẫn 3 nm. Ông Jun cũng cho biết con chip mới sẽ được tích hợp trên mẫu smartphone 15S Pro và máy tính bảng Pad 7 Ultra sắp ra mắt của hãng.

Thành tựu này đưa Xiaomi trở thành công ty thứ tư trên thế giới thiết kế, sản xuất hàng loạt chip di động 3 nm, gia nhập nhóm doanh nghiệp công nghệ hàng đầu cùng Apple, Qualcomm và MediaTek. Bước tiến diễn ra trong bối cảnh Trung Quốc đang đẩy mạnh tự lực công nghệ khi Hoa Kỳ ngày càng siết chặt các hạn chế xuất khẩu chip tiên tiến.

Thách thức và chính trị

Dù Xiaomi đã đạt cột mốc đáng kể trong lĩnh vực thiết kế chip, nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi xoay quanh quá trình sản xuất trong bối cảnh căng thẳng địa chính trị hiện nay. Xiaomi chưa công bố thêm thông tin chi tiết về XRing O1, đặc biệt là đơn vị nào đang đảm nhiệm khâu sản xuất dòng SoC di động do hãng thiết kế.

Các nhà máy đúc bán dẫn tại Trung Quốc hiện chưa thể sản xuất hàng loạt chip 3 nm do hạn chế công nghệ từ Hoa Kỳ. Việc Xiaomi có thể đưa ra thị trường chip 3 nm sản xuất quy mô lớn, bất chấp biện pháp kiểm soát xuất khẩu nhắm vào ngành công nghiệp bán dẫn Trung Quốc, xuất phát từ phạm vi cụ thể của lệnh hạn chế cũng như tính chất toàn cầu của chuỗi cung ứng sản xuất chip.

Biện pháp hạn chế hiện tại của Hoa Kỳ chủ yếu nhắm vào việc Trung Quốc tiếp cận chip AI tiên tiến và đặc biệt là các thiết bị sản xuất bán dẫn hiện đại, điều kiện tiên quyết để các xưởng đúc nội địa như SMIC có thể sản xuất chip ở các nút tiến trình tiên tiến.

Theo giới phân tích, nhiều khả năng Xiaomi hợp tác với TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) - một trong số rất ít công ty trên thế giới có khả năng sản xuất hàng loạt chip 3 nm. Điều này cũng đồng nghĩa, giống như nhiều hãng thiết kế chip toàn cầu khác (bao gồm cả Apple và Nvidia), đang dựa vào xưởng đúc ngoài Trung Quốc, cụ thể là TSMC tại Đài Loan, để sản xuất chip XRing O1 bằng công nghệ 3 nm

Thế lực TSMC

Trong động thái mới nhất nhằm củng cố vị thế hãng bán dẫn hàng đầu thế giới, TSMC thông báo sẽ sản xuất vi xử lý thế hệ 3 nm ở miền nam Đài Loan, trong bối cảnh hòn đảo này đang là điểm nóng của mâu thuẫn công nghệ và thương mại giữa Washington và Bắc Kinh.

Với việc khởi động dây chuyền sản xuất chip 3 nm tiên tiến tại miền nam Đài Loan, TSMC cùng Samsung Electronics tập trung nguồn lực cho công nghệ 3 nm, vốn sẽ đóng vai trò quan trọng trong những thế hệ iPhone tiếp theo, cũng như các máy chủ và siêu máy tính.

TSMC, như vậy, đang dẫn đầu về ưu thế công nghệ trong bối cảnh thế giới đang lo ngại về nguy cơ suy thoái và sự không chắc chắn trước những lệnh cấm vận của Mỹ đối với nền kinh tế Trung Quốc.

Đài Loan hiện sở hữu hơn 90% năng lực sản xuất vi xử lý công nghệ cao của thế giới. Các nhà hoạch định chính sách và khách hàng toàn cầu đang ngày càng tỏ ra quan ngại về sự phụ thuộc của họ vào một vùng lãnh thổ đang có nguy cơ bị Bắc Kinh tấn công, và điều này đã khiến TSMC chuyển một phần dây chuyền sản xuất của họ ra nước ngoài.

Trước những động thái gần đây của TSMC trong việc chuyển một phần dây chuyền sản xuất ra nước ngoài, nhiều người Đài Loan quan ngại việc này sẽ làm giảm tầm quan trọng chiến lược về dài hạn của hòn đảo này. Đáp lại, Tổng thống Đài Loan Thái Anh Văn cho biết kế hoạch xây nhà máy tại nước ngoài của TSMC là một chỉ dấu thể hiện sức mạnh của Đài Loan ở nước ngoài, thay vì mối đe dọa cho ngành công nghiệp địa phương.

Bắt tay với Nhật Bản

Trong một cuộc gặp cấp cao diễn ra tại Văn phòng Thủ tướng ở Tokyo vào ngày 5/2, ông Ngụy Triết Gia (C.C. Wei), Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành của Tập đoàn Sản xuất chất bán dẫn Đài Loan (TSMC), đã trực tiếp thông báo với Thủ tướng Nhật Bản Sanae Takaichi về kế hoạch mở rộng đầy tham vọng. Theo đó, nhà máy thứ hai của tập đoàn đang được xây dựng tại vùng Kumamoto, phía tây nam Nhật Bản, sẽ được nâng cấp để sản xuất dòng chip 3 nm hiện đại thay vì các công nghệ cũ hơn như dự kiến ban đầu.

Theo ước tính của truyền thông địa phương, tổng vốn đầu tư cho dự án trọng điểm này có thể lên tới 17 tỷ USD (tương đương 2,6 nghìn tỷ yên). Đây được xem là một trong những khoản đầu tư nước ngoài lớn nhất vào lĩnh vực công nghệ cao tại Nhật Bản trong những năm gần đây. Quyết định này được đưa ra sau khi nhà máy đầu tiên của TSMC tại Kumamoto đi vào hoạt động ổn định cách đây hai năm, tạo tiền đề vững chắc cho việc mở rộng quy mô và nâng cao trình độ công nghệ.

Lý giải cho quyết định thay đổi kế hoạch sản xuất từ chip 6nm-12nm sang dòng chip 3nm tiên tiến hơn, đại diện văn phòng quan hệ công chúng của TSMC cho biết tập đoàn cần đáp ứng nhu cầu mạnh mẽ đang được thúc đẩy bởi sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo. Các dòng chip 3 nm hiện là thành phần cốt lõi trong các thiết bị điện toán hiệu năng cao, máy chủ dữ liệu AI và các dòng điện thoại thông minh cao cấp nhất hiện nay của các đối tác lớn như Apple hay Nvidia.

Việc đưa dây chuyền 3 nm về Kumamoto sẽ biến Nhật Bản trở thành một mắt xích quan trọng trong chuỗi cung ứng chip AI toàn cầu, không còn chỉ đóng vai trò là nhà cung cấp vật liệu và thiết bị phụ trợ. Thủ tướng Sanae Takaichi đã nồng nhiệt hoan nghênh kế hoạch này, nhấn mạnh rằng sự hiện diện của công nghệ 3 nm có ý nghĩa sống còn đối với an ninh kinh tế quốc gia. Bà khẳng định dự án không chỉ thúc đẩy tăng trưởng kinh tế địa phương mà còn tạo nền tảng vững chắc để Nhật Bản tái khẳng định vị thế trong kỷ nguyên công nghệ mới.

Chính phủ Nhật Bản cũng thể hiện quyết tâm cao độ trong việc hồi sinh ngành bán dẫn nội địa thông qua các gói trợ cấp hào phóng. Bên cạnh việc hỗ trợ TSMC, Tokyo cũng đang rót vốn mạnh mẽ cho Rapidus, một liên doanh đúc chip nội địa đang xây dựng nhà máy tại Hokkaido với mục tiêu sản xuất chip 2 nm vào năm 2027. Giới chức Nhật Bản nhận định rằng sản phẩm của TSMC và Rapidus sẽ phục vụ các phân khúc thị trường khác nhau, do đó sẽ tạo ra sự cộng hưởng thay vì cạnh tranh trực tiếp.

Tuy nhiên, TSMC vẫn giữ lại công nghệ tiên tiến nhất của mình tại quê nhà. Người phát ngôn chính quyền Đài Loan, Michelle Lee đã trích dẫn lời ông Ngụy Triết Gia để khẳng định rằng dù mở rộng ra toàn cầu, các công nghệ thế hệ mới nhất (như chip 2nm) vẫn sẽ được ưu tiên phát triển tại Đài Loan. Điều này cho thấy sự cân bằng tinh tế trong chiến lược của TSMC: vừa mở rộng để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và giảm thiểu rủi ro, vừa duy trì vị thế không thể thay thế của trụ sở chính.