Các nhà sản xuất chip trên toàn thế giới đang "chạy đua" về số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế, với hi vọng chiếm được ưu thế trong ngành công nghiệp bán dẫn tương lai. Công nghệ mới nhất xuất hiện trong những bằng sáng chế gần đây chính là kỹ thuật Gate All Around (GAA). Một công nghệ giúp cải thiện năng suất chế tạo chip.
Kiến trúc GAA được thiết kế nhằm nâng mật độ transistor của chip cũng như cải thiện hiệu quả tiêu thụ năng lượng. Thiết kế này giúp dòng điện chạy qua các kênh tại cổng transistor, được mở rộng hơn và linh hoạt hơn so với kỹ thuật FinFET hiện đang sử dụng rộng rãi.
Theo Văn phòng Sở hữu Trí tuệ Hàn Quốc (KIPO), các đơn đăng ký bằng sáng chế toàn cầu liên quan đến GAA của TSMC hồi năm 2020 đã chạm đến 519, trong khi Samsung Electronics mới chỉ có 217 đơn như vậy trong năm 2020.
Samsung đã bắt đầu sản xuất hàng loạt chip 3nm từ hồi tháng trước, trở thành công ty đầu tiên trên thế giới sản xuất chip 3nm dựa trên GAA. Những con chip 3nm này hứa hẹn tăng 23% hiệu năng, tiêu thụ điện năng giảm 45% cũng như giảm 16% diện tích cần thiết so với chip 5nm.
Dẫu thành tích đó có thể mang đến lợi thế so với đối thủ sừng sỏ TSMC, nhưng số lượng các bằng sáng chế mạnh mẽ của TSMC cho thấy gã khổng lồ chuyên gia công chip chắc chắn không bỏ cuộc. Hơn nữa mức độ đầu tư vẫn rất quyết liệt.
Việc sở hữu nhiều bằng sáng chế chắc chắn là một lợi thế chiến lược trong các ngành công nghệ. Thị phần về số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế bán dẫn của TSMC trên toàn cầu đã vượt xa Samsung Electronics.
Trong khoảng 2007 – 2020, tổng số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế của TSMC đạt mức 1.544, trong khi Samsung Electronics chỉ nộp 905 đơn đăng ký. Trong số 1.544 bằng sáng chế của TSMC, hơn một nửa được nộp trong gia đoạn từ năm 2019 đến năm 2020.
Trong giai đoạn từ năm 2007 đến năm 2020, thị phần của TSMC trong tổng số đơn đăng ký bằng sáng chế trên toàn cầu là 31%, tiếp theo là đến Intel và IBM với thị phần lần lượt là 24% và 19%. Samsung Electronics đứng thứ 4 với 18%. Đại diện của KIPO cho biết: “Các đơn xin cấp bằng sáng chế của TSMC đã tăng mạnh, sau khi Samsung Electronics áp dụng GAA vào quá trình sản xuất chip 3nm từ năm 2017.”
Số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế liên quan đến GAA mà TSMC nộp cho KIPO đã tăng đột biến trong thời gian gần đây. Con số này đã tăng từ 9 đơn đăng ký trong năm 2019 lên 89 đơn đơn đăng ký trong năm 2020. Tổng số đơn đăng ký bằng sáng chế của TSMC ở Hàn QUốc đã tăng từ 24 lên 588 trong khoảng thời gian 2007 – 2020. Những bằng sáng chế liên quan đến GAA mà TSMC nộp gần đây bao gồm các phương pháp sản xuất bán dẫn.
Một số ý kiến cho rằng, điều này không ảnh hưởng đến sản xuất hàng loạt những sản phẩm của Samsung Electronics vì mỗi công ty áp dụng những công nghệ khác nhau. Nhưng một số khác lại lo lắng về mối đe dọa lâu dài đối với Samsung.
Người phát ngôn giấu tên của một công ty bán dẫn tiết lộ: “Việc đăng ký bằng sáng chế của các công ty cạnh tranh khác có thể trở thành trở ngại đối với Samsung, khi công ty cố gắng cải tiến công nghệ của mình. Rõ ràng TSMC đang chú ý đến Samsung vì họ đã nộp nhiều đơn đăng ký bằng sáng chế hơn ở Hàn Quốc, dẫu cho đây không phải là thị trường chính.”
Lee Chang-han, Phó chủ tịch Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn Hàn Quốc, cho biết: “Bằng sáng chế là một chỉ số thể hiện năng lực công nghệ của công ty. Nhiều bằng sáng chế hơn sẽ cung cấp nền tảng vững chắc hơn cho tương lai.”
Dẫu các nhà sản xuất chip này mong muốn nộp càng nhiều bằng sáng chế càng tốt, nhưng nơi họ nộp chúng cũng rất quan trọng. Số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế của cả Samsung Electronics lẫn TSMC từ năm 2019 đến năm 2020 đều giảm ở Trung Quốc nhưng lại tăng tại Mỹ.
TSMC cũng đang tích cực hợp tác với các công ty Nhật Bản. Công ty Đài Loan hiện đang xây dựng một nhà máy chip ở Kumamoto, miền nam Nhật Bản, với khoản trợ cấp 3,5 tỉ USD từ chính phủ. Họ cũng đã mở một trung tâm R&D ở Ibaraki gần Tokyo vào tháng 6. Theo KIPO, TSMC đang cải thiện mạnh kỹ thuật của mình sau khi hợp tác với các công ty Nhật Bản về đóng gói chip.
Sự cạnh tranh về bằng sáng chế cũng đáng chú ý trong lĩnh vực chip bộ nhớ.
Samsung Electronics và SK Hynix là 2 trong số những công ty lớn trong lĩnh vực chip nhớ, nhưng áp lực cạnh tranh gia tăng ngày càng lớn khi nói đến những lựa chọn thay thế DRAM và chip xử lý trong bộ nhớ (PIM). Các lựa chọn thay thế DRAM, chẳng hạn như FRAM (Micron) và MRAM (TSMC) dẫn đầu.
>>> Vật liệu mới hứa hẹn thay đổi cả ngành bán dẫn.
Nguồn: Korea JoongAng Daily
Kiến trúc GAA được thiết kế nhằm nâng mật độ transistor của chip cũng như cải thiện hiệu quả tiêu thụ năng lượng. Thiết kế này giúp dòng điện chạy qua các kênh tại cổng transistor, được mở rộng hơn và linh hoạt hơn so với kỹ thuật FinFET hiện đang sử dụng rộng rãi.
Samsung đã bắt đầu sản xuất hàng loạt chip 3nm từ hồi tháng trước, trở thành công ty đầu tiên trên thế giới sản xuất chip 3nm dựa trên GAA. Những con chip 3nm này hứa hẹn tăng 23% hiệu năng, tiêu thụ điện năng giảm 45% cũng như giảm 16% diện tích cần thiết so với chip 5nm.
Dẫu thành tích đó có thể mang đến lợi thế so với đối thủ sừng sỏ TSMC, nhưng số lượng các bằng sáng chế mạnh mẽ của TSMC cho thấy gã khổng lồ chuyên gia công chip chắc chắn không bỏ cuộc. Hơn nữa mức độ đầu tư vẫn rất quyết liệt.
Việc sở hữu nhiều bằng sáng chế chắc chắn là một lợi thế chiến lược trong các ngành công nghệ. Thị phần về số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế bán dẫn của TSMC trên toàn cầu đã vượt xa Samsung Electronics.
Trong giai đoạn từ năm 2007 đến năm 2020, thị phần của TSMC trong tổng số đơn đăng ký bằng sáng chế trên toàn cầu là 31%, tiếp theo là đến Intel và IBM với thị phần lần lượt là 24% và 19%. Samsung Electronics đứng thứ 4 với 18%. Đại diện của KIPO cho biết: “Các đơn xin cấp bằng sáng chế của TSMC đã tăng mạnh, sau khi Samsung Electronics áp dụng GAA vào quá trình sản xuất chip 3nm từ năm 2017.”
Số lượng đơn đăng ký bằng sáng chế liên quan đến GAA mà TSMC nộp cho KIPO đã tăng đột biến trong thời gian gần đây. Con số này đã tăng từ 9 đơn đăng ký trong năm 2019 lên 89 đơn đơn đăng ký trong năm 2020. Tổng số đơn đăng ký bằng sáng chế của TSMC ở Hàn QUốc đã tăng từ 24 lên 588 trong khoảng thời gian 2007 – 2020. Những bằng sáng chế liên quan đến GAA mà TSMC nộp gần đây bao gồm các phương pháp sản xuất bán dẫn.
Người phát ngôn giấu tên của một công ty bán dẫn tiết lộ: “Việc đăng ký bằng sáng chế của các công ty cạnh tranh khác có thể trở thành trở ngại đối với Samsung, khi công ty cố gắng cải tiến công nghệ của mình. Rõ ràng TSMC đang chú ý đến Samsung vì họ đã nộp nhiều đơn đăng ký bằng sáng chế hơn ở Hàn Quốc, dẫu cho đây không phải là thị trường chính.”
Lee Chang-han, Phó chủ tịch Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn Hàn Quốc, cho biết: “Bằng sáng chế là một chỉ số thể hiện năng lực công nghệ của công ty. Nhiều bằng sáng chế hơn sẽ cung cấp nền tảng vững chắc hơn cho tương lai.”
TSMC cũng đang tích cực hợp tác với các công ty Nhật Bản. Công ty Đài Loan hiện đang xây dựng một nhà máy chip ở Kumamoto, miền nam Nhật Bản, với khoản trợ cấp 3,5 tỉ USD từ chính phủ. Họ cũng đã mở một trung tâm R&D ở Ibaraki gần Tokyo vào tháng 6. Theo KIPO, TSMC đang cải thiện mạnh kỹ thuật của mình sau khi hợp tác với các công ty Nhật Bản về đóng gói chip.
Sự cạnh tranh về bằng sáng chế cũng đáng chú ý trong lĩnh vực chip bộ nhớ.
Samsung Electronics và SK Hynix là 2 trong số những công ty lớn trong lĩnh vực chip nhớ, nhưng áp lực cạnh tranh gia tăng ngày càng lớn khi nói đến những lựa chọn thay thế DRAM và chip xử lý trong bộ nhớ (PIM). Các lựa chọn thay thế DRAM, chẳng hạn như FRAM (Micron) và MRAM (TSMC) dẫn đầu.
>>> Vật liệu mới hứa hẹn thay đổi cả ngành bán dẫn.
Nguồn: Korea JoongAng Daily
