Chạy đua công nghệ trong cuộc chiến Microchip

Mỹ rút ra bài học từ Liên Xô cũ

Một trong những chủ đề được thảo luận và gây tranh cãi nhiều nhất ở Mỹ là sự phát triển của vi điện tử và việc tạo ra các bộ vi xử lý nói riêng. Mỹ đã rút ra được nhiều bài học từ thời Chiến tranh Lạnh, đặc biệt là lý do vi chip của Liên Xô bị chậm.

Đầu tiên là sự chậm trễ trong công nghệ sản xuất, các doanh nghiệp ngành công nghiệp điện tử Liên Xô có mức độ lỗi cao, dẫn đến giá thành tăng đáng kể. Nhưng ngay cả khi không lỗi thì đặc điểm ổn định cũng chưa đạt được như mong đợi, không kể đến các vi mạch phức tạp, mà cả  các thành phần điện tử và vô tuyến cơ bản (ERE) như tụ điện hay điện trở. Tuy nhiên, để sử dụng cho mục đích quân sự, Liên Xô đã sản xuất ERE chất lượng cao, nhưng chi phí lại rất lớn, do sử dụng kim loại quý.

Thứ hai, việc không có thị trường dân sự phát triển và  không có sự cạnh tranh thương mại đã dẫn đến thực tế là các thiết bị điện tử trong nước đi theo một số con đường mòn. Một số lượng hạn chế đối với các ERI (Viện nghiên cứu mới nổi) trong nước, còn các doanh nghiệp phức hợp công nghiệp Quốc phòng (DIC) lại sử dụng các công nghệ và quy trình cực kỳ cổ xưa. Quyết định về việc lựa chọn hướng đi được đưa ra ở cấp cao nhất, có tính quyết định không phải lúc nào cũng có năng lực, mà là bởi các mối quan hệ.

Trong khi đó, nhiều công ty tư nhân ở Mỹ lại thành công do tìm ra giải pháp tốt. Thiếu cạnh tranh không chỉ nảy sinh ở Liên Xô, mà ở Nhật Bản hay Pháp. Cuối cùng, Liên Xô quyết định đi theo cách làm của Mỹ, tuy chậm nhưng chắc, đáng tiếc do sụp đổ nhanh chóng khiến ngành công nghiệp điện tử Liên Xô-Nga đã bị các công ty phương Tây chiếm lĩnh.

Bước sang Thiên niên kỷ mới,  lĩnh vực vi điện tử của Nga đã nhận được sự thúc đẩy nhất định vào đầu thiên niên kỷ mới, khi các bộ xử lý Elbrus và Baikal mới được ra đời, nhưng các phiên bản hiện đại nhất của chúng hiện tại phải được sản xuất tại các nhà máy ở Đài Loan (Trung Quốc). Sau khi áp dụng lệnh trừng phạt Nga vào năm 2022, khả năng sản xuất vi xử lý trong nước ở nước ngoài tại Nga đã biến mất. Sau khi cuộc chiến Ukraine nổ ra, ngay cả Trung Quốc hiện không gây chiến với bất kỳ ai, nhưng một số doanh nghiệp của họ cũng không thể sản xuất chip của họ tại Đài Loan (Trung Quốc) do lệnh trừng phạt của Mỹ.

Các công ty Trung Quốc cũng không muốn sản xuất bộ vi xử lý của Nga. Thứ nhất, vì sợ bị áp dụng thêm lệnh trừng phạt của Mỹ, và thứ hai, Trung Quốc vẫn chưa thể đối phó với thị trường của chính mình. Trong mọi trường hợp, việc sản xuất chip bên ngoài là một ngõ cụt, một sự phụ thuộc quan trọng có thể gây ra những vấn đề lớn trong tương lai do những biến động khó lường trong quan hệ quốc tế.

Cạnh tranh ngày càng nối tiếp và khốc liệt

Một trong những nhiệm vụ chính của các công ty dẫn đầu thị trường vi điện tử là kiềm chế càng ít người chơi càng tốt và đảm bảo giá thành ở mức chấp nhận hay thấp nhất có thể và khối lượng sản xuất và số lượng bán ra ngày càng nhiều.

Các quy trình công nghệ ngày càng tinh vi đòi hỏi phải đầu tư rất lớn, trong khi đó người mua thì hay thay đổi và kén chọn - chỉ cần vấp ngã một chút và các đối thủ cạnh tranh sẽ thế chân ngay thị trường. Ví dụ thị trường điện thoại thông minh là một minh chứng về những người chơi "cũ" như Samsung và Apple cùng nhiều thương hiệu Trung Quốc đang phát triển nhanh chóng.

Điều này dẫn đến việc những người chơi hàng đầu trên thị trường phải cần đến sự hỗ trợ của chính phủ để chặn đối thủ. Cũng phải nói thêm rằng phân khúc vi điện tử không chỉ kiếm tiền từ việc bán nó, mà còn kiếm nhiều tiền hơn nữa từ việc người tiêu dùng sử dụng một số hệ điều hành (OS) hoặc hệ sinh thái có liên quan, đặc biệt là thu thập thông tin. Dữ liệu này là sức mạnh, có thể đưa ngay lập tức người dùng của một quốc gia cụ thể về "thời kỳ đồ đá" bằng cách tắt tất cả "tiện ích" trong một khu vực cụ thể.

Như hãng Nokia của Phần Lan là một ví dụ, vì sự sụp đổ của công ty này bởi Microsoft không chỉ vì lý do kinh tế - Mỹ không cần một công ty độc lập có khả năng tạo ra hệ sinh thái riêng, bao gồm phần cứng và phần mềm, bao gồm cả hệ điều hành - điều đầu tiên mà các ông chủ của Microsoft đã làm khi họ tiếp quản là đóng cửa hệ điều hành mới nhất và đầy hứa hẹn MeeGo. MeeGo Handset UX - một biến thể của giao diện dành cho điện thoại thông minh trong một trong những phiên bản đầu tiên của MeeGo 1.1 “Day 1”.

Bây giờ Mỹ lại tiếp quản Trung Quốc, bởi không giống Hàn Quốc thân thiện, được kiểm soát chặt chẽ, các công ty Trung Quốc cũng đang nỗ lực thoát khỏi quỹ đạo của Mỹ, tạo ra phần cứng và phần mềm hoàn toàn độc lập mang tính quốc gia. Đối với Mỹ, điều này không chỉ có nghĩa là tổn thất tài chính lớn mà còn mất quyền kiểm soát, cũng như nguy cơ vi điện tử và hệ sinh thái của Trung Quốc xâm chiếm lãnh thổ của họ. Bắt đầu vào năm 2019, Mỹ đã áp đặt lệnh trừng phạt nghiêm khắc đối với một trong những công ty lớn nhất của Trung Quốc, Huawei.

Cách Huawei đối phó với lệnh trừng phạt của Mỹ

Cách đây chưa đầy một thập kỷ, Huawei bắt đầu nhanh chóng bắt kịp các công ty dẫn đầu thị trường là Samsung và Apple. Đột nhiên, Mỹ "phát hiện" thấy thiết bị do Huawei sản xuất bị cáo buộc truyền dữ liệu khách hàng từ lãnh thổ Mỹ và đẩy nước Mỹ vào nguy hiểm. Điều này rất có thể là sự thật vì Trung Quốc có thể đã thu thập tất cả dữ liệu có sẵn mà họ có thể, giống như chính Mỹ đã làm với các quốc gia khác bằng thiết bị và phần mềm của mình.

Kết quả, Huawei đã nhanh chóng phải chịu các lệnh trừng phạt nghiêm khắc nhất, gần như hoàn toàn bị chặn quyền truy cập vào các công nghệ hiện đại - mua chip và thiết bị, giấy phép và địa điểm sản xuất của nhà máy TSMC tại Đài Loan (Trung Quốc); Huawei thực sự đã mất quyền truy cập vào các hệ thống trên chip được sản xuất bằng các quy trình công nghệ tiên tiến.

Lệnh trừng phạt tàn nhẫn của Mỹ đối với Huawei là một ví dụ rõ ràng cho "những người theo chủ nghĩa tự do đậu nành". Trên thực tế, nếu Nga thành công trong bất kỳ ngành công nghiệp nào quan trọng đối với Mỹ và các nước phương Tây hàng đầu khác, như sản xuất máy bay dân dụng, thì lý do trừng phạt sẽ nhanh chóng được đưa ra.

Để đối phó, Huawei đã cố gắng tận dụng tối đa khả năng dự trữ các con chip hiện đại nhất vào thời điểm đó, nhưng không thể dự trữ suốt đời. Vấn đề không phải là số lượng, mà thực tế là các con chip mới ra đời hàng năm, thế hệ trước trở nên lỗi thời và một trong những tiêu chí của "hiện đại" là sử dụng các quy trình công nghệ hiện tại. Tại  thời điểm trừng phạt, công nghệ quy trình 7 nanomet (nm) là phù hợp, nhưng năm sau, công nghệ quy trình 5nm xuất hiện và bây giờ là 2-3nm, và tương lai còn nhỏ hơn, vượt xa nanomet.

Tương quan sản xuất chip của trục Nga - Trung và Mỹ

Vậy Huawei đã làm gì, hay đầu hàng trước "lòng thương xót" của Mỹ?. Không, ngoài việc tạo ra một kho vi mạch, rõ ràng là không vô tận và nhanh chóng trở nên lỗi thời, Huawei đã thực hiện nhiều con đường cùng một lúc, con đường đầu tiên là đầu tư vào việc tạo ra thiết bị do Trung Quốc tự chủ để sản xuất vi mạch, nhưng tất nhiên, đây không phải là con đường nhanh chóng.

Con đường thứ hai là giảm các quy trình công nghệ trên thiết bị hiện có. Ví dụ, có thể sản xuất chip bằng quy trình công nghệ 7nm trên các máy quang khắc được thiết kế để sản xuất vi mạch, về mặt lý thuyết, có thể sản xuất chip bằng quy trình công nghệ 5nm (qua nhiều lần), nhưng những con chip như vậy sẽ đắt hơn. Tức Huawei và các đối tác đang cố gắng khai thác mọi thứ có thể từ các thiết bị đã mua trước đó ở phương Tây.

Theo một số nghiên cứu, bộ vi xử lý HiSilicon Kirin 9006C 5nm do Huawei giới thiệu cho máy tính xách tay vào năm 2024 thực chất đã được sản xuất tại Đài Loan tại TSMC ngay cả trước khi toàn bộ gói trừng phạt được đưa ra, nhưng con đường này do những người đi trên đó làm chủ... Cách thứ ba là tối ưu hóa chip trong khuôn khổ các quy trình công nghệ hiện có và thứ tư là tối ưu hóa phần mềm. Mặc dù các bộ vi xử lý được sử dụng trong điện thoại thông minh mới nhất của Huawei sử dụng các công nghệ quy trình lỗi thời, nhưng độ trễ của chúng chủ yếu thể hiện rõ trong các điểm chuẩn, trong khi trong các trường hợp sử dụng thực tế thì không có vấn đề gì.

Ngành công nghệ Microchip của Mỹ đang ở đâu? Là câu hỏi được dư luận quan tâm. Nếu người Mỹ coi đất nước mình là "cực thứ ba", độc lập với các nước phương Tây và Trung Quốc, thì có vẻ như ngành vi điện tử của Mỹ đang ở dưới đáy. Gần đây đã xuất hiện tin về việc Mỹ cùng với Belarus tạo ra máy quang khắc nối tiếp đầu tiên STP-350-1 (STP = bước), có khả năng sản xuất vi mạch bằng công nghệ quy trình 350nm - đây là mức độ của nửa cuối những năm 90 thế kỷ trước.

Trong khi đó, máy quang khắc Nga - Belarus không thể được coi là tương tự như thiết bị của thế kỷ trước. Thay vì đèn thủy ngân, nó sử dụng tia laser trạng thái rắn, và ngay sau đó, một máy quang khắc có khả năng sản xuất vi mạch bằng công nghệ quy trình 130nm sẽ được tạo ra từ thế hệ đi trước. Trên thiết bị quang khắc nước ngoài đã mua trước đó, hiện vẫn đang hoạt động, nhà máy Mikron ở Zelenograd có thể sản xuất vi mạch bằng công nghệ quy trình 180-90nm. Về mặt lý thuyết, trong tương lai gần Nga có thể  sản xuất được chịp theo quy trình 65nm là điều hoàn toàn khả thi.