VNR Content
Pearl
Những ngày tháng khi chip máy tính còn được thiết kế thủ công đã qua từ lâu. Nếu như vào thập niên 1970, một con chip chứa hàng ngàn bán dẫn, thì hiện nay, con số này đã tăng lên hơn 100 tỷ chip bán dẫn. Do đó, thiết kế chip thủ công trở nên bất khả thi và phần mềm tự động hoá thiết kế điện tử (EDA) xuất hiện. Đây là những công cụ giúp các kỹ sư điện tử thiết kế và phát triển những con chip ngày một phức tạp hơn.
Phần mềm này hiện là tâm điểm trong cuộc chiến thương mại công nghệ giữa Trung Quốc và Mỹ. Vào ngày 12/8, Bộ Thương mại Mỹ công bố một chương trình kiểm soát xuất khẩu đa phương nhắm vào các công cụ EDA, trong đó ngăn Trung Quốc và hơn 150 quốc gia khác (bất kỳ quốc gia nào không phải là đồng minh truyền thống của Mỹ) tiếp cận chúng khi chưa có giấy phép đặc biệt.
Phần mềm EDA là một phần nhỏ nhưng quan trọng trong chuỗi cung ứng bán dẫn và nó chủ yếu được kiểm soát bởi 3 công ty phương Tây. Điều đó mang lại cho Mỹ một ưu thế đáng kể, tương tự như cách nước này từng muốn hạn chế tiếp cận máy móc khắc chip, một công cụ quan trọng khác trong sản xuất chip.
Vì sao ngành công nghiệp chip lại trở nên lệ thuộc vào Mỹ đến vậy và tại sao Trung Quốc không thể tự phát triển cho riêng mình một phần mềm EDA?
Trong ngành công nghiệp bán dẫn, không có chương trình phần mềm nào đảm nhiệm được toàn bộ quy trình thiết kế. Thay vào đó, các nhà thiết kế phải sử dụng một loạt các mô-đun phần mềm xuyên suốt quá trình làm việc từ thiết kế logic, gỡ lỗi, sắp đặt linh kiện, đi dây, tối ưu thời gian và năng lượng tiêu thụ, xác thực… Bởi chip hiện đại quá phức tạp, mỗi bước đi đều đòi hỏi phải có một công cụ phần mềm khác nhau.
Hệ sinh thái bán dẫn ngày nay có thể được xem là một tam giác theo Mike Demler, nhà tư vấn trong ngành thiết kế chip và EDA suốt 40 năm qua. Ở một góc, chúng ta có các công ty đúc chip, hay các nhà sản xuất chip, như TSMC; góc thứ hai là các công ty sở hữu tài sản trí tuệ, như ARM, chuyên chế tạo và bán các đơn vị hoặc bố cục thiết kế có khả năng tái sử dụng; góc thứ ba là các công cụ EDA. Cả ba kết hợp lại giúp đảm bảo chuỗi cung ứng vận hành mượt mà.
Từ tên gọi, bạn có thể nghĩ rằng các công cụ EDA chỉ quan trọng đối với các công ty thiết kế chip, nhưng thực ra chúng còn được sử dụng bởi các nhà sản xuất chip, để xác nhận một thiết kế có khả thi hay không trước khi đi vào khâu sản xuất.
Một công ty đúc chip không thể sản xuất ra một con chip duy nhất để làm mẫu (prototype). Họ phải đầu tư sản xuất hàng tháng trời và mỗi lần như vậy sẽ sản xuất hàng trăm con chip trên cùng một tấm đế bán dẫn. Sẽ là một sự phí phạm to lớn, nếu phát hiện ra thiết kế bị lỗi. Do đó, các nhà sản xuất dựa vào một loại công cụ EDA đặc biệt để tự mình đánh giá những con chip sắp sản xuất.
Giao diện một công cụ EDA
Các công cụ bị cấm xuất khẩu là những công cụ có thể được sử dụng cho kiến trúc GAAFET, loại cấu trúc mạch tiên tiến bậc nhất hiện nay, có tầm quan trọng đặc biệt đối với quá trình sản xuất những con chip mới nhất và những con chip tiên tiến hơn nữa trong tương lai.
Bộ Thương mại Mỹ vẫn đang thu thập ý kiến công khai, nhằm xác định phần mềm EDA nào hữu ích nhất nhằm tạo ra cấu trúc này và sau đó sẽ đưa phần mềm đó vào danh sách cấm.
Gã khổng lồ phần cứng Trung Quốc là Huawei từng gặp phải lệnh cấm tương tự vào năm 2019, khiến họ mất quyền tiếp cận mọi công cụ EDA của Mỹ. Chính quyền Biden đang tiếp tục chính sách kiểm soát xuất khẩu mà chính quyền Trump đưa ra, xem nó như một vũ khí lợi hại trong cuộc chiến thương mại song phương. “Lần cấm Huawei trước đây của họ quá thành công đến nỗi họ quyết định thực hiện tiếp lần nữa” - theo Xiaomeng Lu, một nhà phân tích của công ty tư vấn Eurasia Group.
Tuy nhiên, cấm xuất khẩu phần mềm rất khác với ngăn chặn xuất khẩu các loại phần cứng lớn như máy in thạch bản, thứ không thể tuồn vào Trung Quốc dưới bất kỳ hình thức nào bởi quá dễ bị truy nguyên. Các công cụ phần mềm EDA được phân phối trực tuyến, do đó chúng có thể bị bẻ khóa để dùng chùa.
Các công ty Trung Quốc có thể tiếp tục dùng phần mềm EDA họ đã mua, hoặc tìm đến giải pháp…hack bản quyền, hoặc mua chúng thông qua các nguồn không chính thức. Chính những điều này khiến việc dự đoán tính hiệu quả của lệnh cấm lần này trở nên khó hơn trước nhiều.
Có nghĩa là chính quyền sẽ tập trung hơn cho việc nghiên cứu và phát triển EDA, bao gồm tận dụng quỹ đầu tư bán dẫn quốc gia, vốn từng được dùng để đầu tư vào công ty EDA Trung Quốc là Huada Empyrean vào năm 2018.
Huada Empyrean là công ty dẫn đầu Trung Quốc hiện nay về phần mềm EDA, với nhà sáng lập là người đã và đang làm việc trong lĩnh vực thiết kế EDA từ những năm 1980, nhưng chỉ chiếm khoảng 6% thị phần EDA nội địa. Họ còn chưa thể phát triển một công cụ EDA đáp ứng được trọn vẹn quy trình thiết kế, có nghĩa sản phẩm của Huada Empyrean chỉ có thể thay thế một phần nhỏ của những gì các công ty Mỹ có thể mang lại.
Hiện có nhiều startup bắt đầu xuất hiện để lấp vào khoảng trống đó, hầu hết được dẫn dắt bởi các cựu nhân viên người Trung Quốc của Cadence hoặc Synopsys, như startup X-Epic ở Nam Kinh và Hejian Industrial Software ở Thượng Hải.
Với nhiều kinh nghiệm quốc tế hơn, đồng thời phải đối mặt với ít gánh nặng lịch sử hơn, những startup này có lẽ sở hữu tiềm năng tốt hơn nhằm thách thức những tên tuổi hàng đầu.
Đây là một lĩnh vực cần hàng thập kỷ và hàng tỷ đô đầu tư mới có thể tạo ra những bước tiến nghiên cứu đáng kể, do đó kể cả khi các công ty Trung Quốc muốn bắt kịp đối thủ ngay lúc này, cũng sẽ mất một thời gian dài trước khi họ đạt được thành quả.
Một vấn đề lớn cần giải quyết là tài năng. Phát triển công cụ EDA là một lĩnh vực ngách, các công ty Trung Quốc thường gặp khó khăn trong việc thu hút các kỹ sư được đào tạo để sản xuất các công cụ EDA.
Nhưng biện pháp kiểm soát xuất khẩu thường không được các công ty chip ủng hộ, khi mà những chính sách như vậy có thể làm giảm nhu cầu đối với các sản phẩm Mỹ và do đó ảnh hưởng nguồn thu nhập của họ. Đây là vấn đề không chỉ đúng với các công ty EDA, mà còn cả các công ty đúc chip, các công ty nắm giữ tài sản trí tuệ, các nhà sản xuất trang thiết bị, và bất kỳ ai khác trong chuỗi cung ứng. “Bạn sẽ thấy rất nhiều công ty nổi giận. Không chỉ ở Mỹ - và không chỉ là các công ty EDA” - Fuller nói.
Tham khảo: TechnologyReview
Phần mềm này hiện là tâm điểm trong cuộc chiến thương mại công nghệ giữa Trung Quốc và Mỹ. Vào ngày 12/8, Bộ Thương mại Mỹ công bố một chương trình kiểm soát xuất khẩu đa phương nhắm vào các công cụ EDA, trong đó ngăn Trung Quốc và hơn 150 quốc gia khác (bất kỳ quốc gia nào không phải là đồng minh truyền thống của Mỹ) tiếp cận chúng khi chưa có giấy phép đặc biệt.
Phần mềm EDA là một phần nhỏ nhưng quan trọng trong chuỗi cung ứng bán dẫn và nó chủ yếu được kiểm soát bởi 3 công ty phương Tây. Điều đó mang lại cho Mỹ một ưu thế đáng kể, tương tự như cách nước này từng muốn hạn chế tiếp cận máy móc khắc chip, một công cụ quan trọng khác trong sản xuất chip.
Vì sao ngành công nghiệp chip lại trở nên lệ thuộc vào Mỹ đến vậy và tại sao Trung Quốc không thể tự phát triển cho riêng mình một phần mềm EDA?
EDA là gì?
Tự động hóa thiết kế điện tử (còn được gọi là Thiết kế Điện tử nhờ Máy tính, hay ECAD) là một phần mềm chuyên dụng sử dụng trong sản xuất chip. Nó giống như phần mềm CAD mà giới kiến trúc hay sử dụng, trừ việc tinh vi hơn bởi phải giải quyết hàng tỷ bán dẫn siêu nhỏ trên một mạch tích hợp (IC).Trong ngành công nghiệp bán dẫn, không có chương trình phần mềm nào đảm nhiệm được toàn bộ quy trình thiết kế. Thay vào đó, các nhà thiết kế phải sử dụng một loạt các mô-đun phần mềm xuyên suốt quá trình làm việc từ thiết kế logic, gỡ lỗi, sắp đặt linh kiện, đi dây, tối ưu thời gian và năng lượng tiêu thụ, xác thực… Bởi chip hiện đại quá phức tạp, mỗi bước đi đều đòi hỏi phải có một công cụ phần mềm khác nhau.
Tầm quan trọng của EDA đối với quá trình sản xuất chip
Dù thị trường EDA toàn cầu được định giá chỉ khoảng 10 tỷ USD trong năm 2021, chiếm một tỷ lệ khá nhỏ so với thị trường bán dẫn 595 tỷ USD, nó vẫn có tầm quan trọng đặc biệt đối với toàn bộ chuỗi cung ứng.Hệ sinh thái bán dẫn ngày nay có thể được xem là một tam giác theo Mike Demler, nhà tư vấn trong ngành thiết kế chip và EDA suốt 40 năm qua. Ở một góc, chúng ta có các công ty đúc chip, hay các nhà sản xuất chip, như TSMC; góc thứ hai là các công ty sở hữu tài sản trí tuệ, như ARM, chuyên chế tạo và bán các đơn vị hoặc bố cục thiết kế có khả năng tái sử dụng; góc thứ ba là các công cụ EDA. Cả ba kết hợp lại giúp đảm bảo chuỗi cung ứng vận hành mượt mà.
Từ tên gọi, bạn có thể nghĩ rằng các công cụ EDA chỉ quan trọng đối với các công ty thiết kế chip, nhưng thực ra chúng còn được sử dụng bởi các nhà sản xuất chip, để xác nhận một thiết kế có khả thi hay không trước khi đi vào khâu sản xuất.
Một công ty đúc chip không thể sản xuất ra một con chip duy nhất để làm mẫu (prototype). Họ phải đầu tư sản xuất hàng tháng trời và mỗi lần như vậy sẽ sản xuất hàng trăm con chip trên cùng một tấm đế bán dẫn. Sẽ là một sự phí phạm to lớn, nếu phát hiện ra thiết kế bị lỗi. Do đó, các nhà sản xuất dựa vào một loại công cụ EDA đặc biệt để tự mình đánh giá những con chip sắp sản xuất.
Những công ty hàng đầu trong ngành EDA
Chỉ có một số ít công ty bán phần mềm cho từng giai đoạn trong quy trình sản xuất chip và họ đã thống trị thị trường này trong nhiều thập kỷ. Có ba công ty lớn nhất - Cadence (Mỹ), Synopsys (Mỹ), và Mentor Graphics (Mỹ, nhưng bị Siemens của Đức thâu tóm năm 2017) - kiểm soát khoảng 70% thị trường EDA toàn cầu. Vị thế của họ lớn mạnh đến nỗi nhiều startup EDA buộc phải chọn một hướng đi chuyên sâu vào một lĩnh vực ngách, rồi sau đó tự bán mình cho một trong ba công ty trên, từ đó càng củng cố cho cơ cấu thị trường độc quyền nhóm này.Chính quyền Mỹ làm gì nhằm hạn chế xuất khẩu EDA sang Trung Quốc?
Tầm ảnh hưởng sâu rộng của các công ty Mỹ trong ngành công nghiệp EDA là điều kiện cực kỳ thuận lợi để chính quyền Mỹ “bóp nghẹt” con đường tiếp cận của Trung Quốc. Trong công bố gần đây nhất, Mỹ cho biết sẽ đưa một số công cụ EDA cụ thể vào danh sách các công nghệ bị cấm xuất khẩu. Mỹ sẽ phối hợp với 41 quốc gia khác, bao gồm Đức, để thực hiện điều này.Các công cụ bị cấm xuất khẩu là những công cụ có thể được sử dụng cho kiến trúc GAAFET, loại cấu trúc mạch tiên tiến bậc nhất hiện nay, có tầm quan trọng đặc biệt đối với quá trình sản xuất những con chip mới nhất và những con chip tiên tiến hơn nữa trong tương lai.
Bộ Thương mại Mỹ vẫn đang thu thập ý kiến công khai, nhằm xác định phần mềm EDA nào hữu ích nhất nhằm tạo ra cấu trúc này và sau đó sẽ đưa phần mềm đó vào danh sách cấm.
Gã khổng lồ phần cứng Trung Quốc là Huawei từng gặp phải lệnh cấm tương tự vào năm 2019, khiến họ mất quyền tiếp cận mọi công cụ EDA của Mỹ. Chính quyền Biden đang tiếp tục chính sách kiểm soát xuất khẩu mà chính quyền Trump đưa ra, xem nó như một vũ khí lợi hại trong cuộc chiến thương mại song phương. “Lần cấm Huawei trước đây của họ quá thành công đến nỗi họ quyết định thực hiện tiếp lần nữa” - theo Xiaomeng Lu, một nhà phân tích của công ty tư vấn Eurasia Group.
Trung Quốc sẽ bị ảnh hưởng ra sao?
Về ngắn hạn, Trung Quốc sẽ không bị ảnh hưởng quá nhiều, bởi các công ty đúc chip nước này chưa đủ tiên tiến để chế tạo những con chip đỉnh cao cần đến kiến trúc GAAFET. Nhưng lệnh cấm đồng nghĩa các công ty thiết kế chip Trung Quốc sẽ không thể tiếp cận những công cụ tiên tiến nhất và rồi họ sẽ bị tụt lại phía sau.Tuy nhiên, cấm xuất khẩu phần mềm rất khác với ngăn chặn xuất khẩu các loại phần cứng lớn như máy in thạch bản, thứ không thể tuồn vào Trung Quốc dưới bất kỳ hình thức nào bởi quá dễ bị truy nguyên. Các công cụ phần mềm EDA được phân phối trực tuyến, do đó chúng có thể bị bẻ khóa để dùng chùa.
Các công ty Trung Quốc có thể tiếp tục dùng phần mềm EDA họ đã mua, hoặc tìm đến giải pháp…hack bản quyền, hoặc mua chúng thông qua các nguồn không chính thức. Chính những điều này khiến việc dự đoán tính hiệu quả của lệnh cấm lần này trở nên khó hơn trước nhiều.
Trung Quốc làm gì để giải quyết vấn đề
Trung Quốc ngày càng nhận ra cần phải tự phát triển những công cụ thay thế. Trong kế hoạch 5 năm mới nhất, được xem là bản định hướng phát triển kinh tế của quốc gia, EDA được xem là công nghệ tiên tiến đầu tiên trong ngành bán dẫn mà Trung Quốc cần đạt được những đột phá.Có nghĩa là chính quyền sẽ tập trung hơn cho việc nghiên cứu và phát triển EDA, bao gồm tận dụng quỹ đầu tư bán dẫn quốc gia, vốn từng được dùng để đầu tư vào công ty EDA Trung Quốc là Huada Empyrean vào năm 2018.
Huada Empyrean là công ty dẫn đầu Trung Quốc hiện nay về phần mềm EDA, với nhà sáng lập là người đã và đang làm việc trong lĩnh vực thiết kế EDA từ những năm 1980, nhưng chỉ chiếm khoảng 6% thị phần EDA nội địa. Họ còn chưa thể phát triển một công cụ EDA đáp ứng được trọn vẹn quy trình thiết kế, có nghĩa sản phẩm của Huada Empyrean chỉ có thể thay thế một phần nhỏ của những gì các công ty Mỹ có thể mang lại.
Hiện có nhiều startup bắt đầu xuất hiện để lấp vào khoảng trống đó, hầu hết được dẫn dắt bởi các cựu nhân viên người Trung Quốc của Cadence hoặc Synopsys, như startup X-Epic ở Nam Kinh và Hejian Industrial Software ở Thượng Hải.
Với nhiều kinh nghiệm quốc tế hơn, đồng thời phải đối mặt với ít gánh nặng lịch sử hơn, những startup này có lẽ sở hữu tiềm năng tốt hơn nhằm thách thức những tên tuổi hàng đầu.
Phát triển công cụ EDA thay thế liệu có quá khó đối với Trung Quốc?
Trung Quốc có một ngành công nghiệp phần mềm vững mạnh, nơi cho ra nhiều ứng dụng công nghệ tiêu dùng nổi tiếng thế giới như WeChat của Tencent và Alipay của Alibaba. “Nhưng về phần mềm công nghiệp - doanh nghiệp thì sao? Đó là điểm yếu của Trung Quốc” - Lu nói. “Từ lâu, các nhà hoạch định chính sách công nghiệp Trung Quốc đã không hề nhận ra phần mềm EDA chính là nút nghẽn thực sự”Đây là một lĩnh vực cần hàng thập kỷ và hàng tỷ đô đầu tư mới có thể tạo ra những bước tiến nghiên cứu đáng kể, do đó kể cả khi các công ty Trung Quốc muốn bắt kịp đối thủ ngay lúc này, cũng sẽ mất một thời gian dài trước khi họ đạt được thành quả.
Một vấn đề lớn cần giải quyết là tài năng. Phát triển công cụ EDA là một lĩnh vực ngách, các công ty Trung Quốc thường gặp khó khăn trong việc thu hút các kỹ sư được đào tạo để sản xuất các công cụ EDA.
Lệnh cấm ảnh hưởng các công ty chip Mỹ ra sao?
Lệnh cấm xuất khẩu EDA mới nhất nhắm đến một lĩnh vực rất chuyên sâu và tiên tiến của ngành công nghiệp.Nhưng biện pháp kiểm soát xuất khẩu thường không được các công ty chip ủng hộ, khi mà những chính sách như vậy có thể làm giảm nhu cầu đối với các sản phẩm Mỹ và do đó ảnh hưởng nguồn thu nhập của họ. Đây là vấn đề không chỉ đúng với các công ty EDA, mà còn cả các công ty đúc chip, các công ty nắm giữ tài sản trí tuệ, các nhà sản xuất trang thiết bị, và bất kỳ ai khác trong chuỗi cung ứng. “Bạn sẽ thấy rất nhiều công ty nổi giận. Không chỉ ở Mỹ - và không chỉ là các công ty EDA” - Fuller nói.
Tham khảo: TechnologyReview
