Thoại Viết Hoàng
Writer
Những ông lớn công nghệ như TSMC, Intel, IBM, Huawei và NTT đều đang chạy đua để dẫn đầu làn sóng lớn tiếp theo do AI điều khiển.
Các mô hình ngôn ngữ lớn cho phép tạo ra trí tuệ nhân tạo (AI) đang thúc đẩy sự gia tăng đầu tư và tăng tốc cạnh tranh trong lĩnh vực quang tử silicon, một công nghệ kết hợp các mạch tích hợp (IC) dựa trên silicon và các thành phần quang học để xử lý và truyền tải khối lượng lớn. lượng dữ liệu hiệu quả hơn.
Các nhà thiết kế và sản xuất IC, hệ thống AI và thiết bị viễn thông hàng đầu đều đã tham gia cuộc đua, bao gồm NVIDIA, TSMC, Intel, IBM, Cisco Systems, Huawei, NTT và imec, Trung tâm Vi điện tử Đa dạng có trụ sở tại Bỉ.Những tổ chức này và các tổ chức khác đã nghiên cứu quang tử học silicon trong nhiều năm, một số trong số đó (bao gồm cả Intel và NTT) đã gần hai thập kỷ
Vào ngày 5 tháng 9, tại Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu Silicon Photonics ở Đài Loan, phó chủ tịch TSMC phụ trách tìm đường tích hợp hệ thống, Douglas Yu, nói với tờ Nikkei “Nếu chúng tôi có thể cung cấp một hệ thống tích hợp quang tử silicon tốt… chúng tôi có thể giải quyết cả hai vấn đề quan trọng của hiệu quả năng lượng và sức mạnh tính toán cho AI. Đây sẽ là một sự thay đổi mô hình mới. Chúng ta có thể đang ở giai đoạn đầu của một kỷ nguyên mới.”
Trong lời mời tham dự Hội nghị thượng đỉnh, semi (hiệp hội ngành vi điện tử) lưu ý rằng “Silicon Photonics đã trở thành một từ thông dụng nổi bật trong ngành bán dẫn” do băng thông cao, truyền dữ liệu tốc độ cao, khoảng cách truyền rộng, tiêu thụ điện năng thấp và khả năng ứng dụng đến mạng tiên tiến, kiến trúc điện toán, điện toán đám mây, trung tâm dữ liệu, phương tiện tự hành và hệ thống giao thông thông minh.Nói cách khác, ngay ở vị trí dẫn đầu, ngành công nghệ cao sẽ được hưởng lợi từ quang tử silicon theo cách cải thiện hiệu suất của thiết bị và hệ thống đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng.
Theo Semi, “thị trường quang tử silicon toàn cầu được dự đoán sẽ đạt giá trị 7,86 tỷ USD vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 25,7% so với mức định giá 1,26 tỷ USD vào năm 2022.”
Khoảng một năm trước, vào tháng 9 năm 2022, DigiTimes đưa tin NVIDIA và TSMC đã khởi động một dự án R&D chung có tên COUPE, viết tắt của Compact Universal Photonic Engine. Mục tiêu của dự án là kết hợp nhiều bộ xử lý AI (GPU) sử dụng công nghệ silicon photonic (SiPh) của NVIDIA.
DigiTimes viết: “Nguồn tiết lộ rằng các quy trình chip SiPh và CMOS trải qua quá trình tích hợp công nghệ quang học đồng đóng gói (CPO), có thể kết nối nhiều GPU tiên tiến với bao bì IC 2.5D chip-on-wafer-on-substrate (CoWoS) .”DigiTimes viết: Sự kết hợp giữa truyền dữ liệu quang có độ trễ thấp và công nghệ đóng gói tiên tiến giúp giảm đáng kể tình trạng mất tín hiệu, giúp có thể tạo ra “bộ GPU cực lớn”.Công nghệ này có thể chưa sẵn sàng “cho đến khi hệ sinh thái SiPh trưởng thành”, điều này giúp giải thích tại sao công ty ASE Technology và Advantest của Nhật Bản cũng nổi bật tại Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu về Silicon Photonics.
Tại triển lãm thương mại Semicon Đài Loan, diễn ra sau sự kiện quang tử silicon, TSMC nói với báo chí rằng khả năng cung cấp bộ xử lý AI cho NVIDIA có thể sẽ bị hạn chế cho đến cuối năm sau do thiếu công suất đóng gói CoWoS. Đến lúc đó, công suất sẽ tăng gấp đôi.
Intel định nghĩa quang tử silicon là “sự kết hợp của hai phát minh quan trọng nhất của thế kỷ 20—mạch tích hợp silicon và laser bán dẫn. Nó cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn trên khoảng cách xa hơn so với các thiết bị điện tử truyền thống đồng thời tận dụng hiệu quả của hoạt động sản xuất silicon khối lượng lớn của Intel.”
Intel giải thích rằng bằng cách kết hợp “sức mạnh của quang học và khả năng mở rộng của silicon… bộ thu phát quang là giao diện quang cho bộ chuyển mạch Ethernet, bộ định tuyến và thiết bị mạng truyền tải, cung cấp kết nối cho các trung tâm dữ liệu doanh nghiệp và đám mây quy mô lớn”.
Dylan Patel của SemiAnalysis đã viết rằng “Intel sản xuất quang tử silicon ở quy mô lớn nhất thế giới. Họ dẫn đầu về thị phần sản xuất bộ thu phát mạng quang…Quy mô của Intel và tính chất tích hợp trong giải pháp của họ đã giúp họ dẫn đầu ngành với… [tỷ lệ thất bại] tốt hơn đối thủ cạnh tranh hai bậc.”
Intel có kế hoạch tăng công suất đóng gói vi mạch tiên tiến lên khoảng bốn lần vào năm 2025, bao gồm cả cơ sở đóng gói 3D mới ở Malaysia. Vào cuối tháng 8, Phó chủ tịch tập đoàn Intel phụ trách chuỗi cung ứng và vận hành sản xuất, Robin Martin, nói với Tech Wire Asia rằng “Malaysia cuối cùng sẽ trở thành cơ sở sản xuất đóng gói chip 3D lớn nhất của Intel”.
Ngoài việc tăng cường sản xuất bộ thu phát quang học và các sản phẩm quang tử silicon khác của riêng mình, Intel cũng đang cung cấp công nghệ này cho các công ty khác. Tháng 3 năm ngoái, FAST Photonics Technologies của Trung Quốc đã công bố kế hoạch sản xuất bộ thu phát quang học dựa trên công nghệ Intel.
Trụ sở và nhà máy của Fast Photonics được đặt tại Thâm Quyến. Nó cũng có một trung tâm hỗ trợ kỹ thuật và bán hàng ở San Jose, California, gần trụ sở chính của Intel ở Santa Clara.
Vào tháng 5 năm 2023, nhà cung cấp dịch vụ viễn thông quốc gia Nhật Bản và nhà phát triển công nghệ viễn thông NTT đã công bố kế hoạch sản xuất một loạt thiết bị hội tụ quang tử-điện tử ngày càng phức tạp trong vài năm tới.
Những thiết bị này giúp loại bỏ nhu cầu chuyển đổi tín hiệu từ quang sang điện và ngược lại, sẽ mở đường cho việc giảm triệt để mức tiêu thụ điện năng của mạng viễn thông và trung tâm dữ liệu.
NTT đang hướng tới mục tiêu tăng hiệu quả sử dụng năng lượng lên 100 lần, tăng công suất truyền tải lên 125 lần và giảm 200 lần độ trễ (độ trễ) đầu cuối (độ trễ) trong mạng di động và mạng quang vào năm 2030.
Cùng với Intel và Sony, NTT đã thành lập Diễn đàn toàn cầu về mạng quang và không dây đổi mới để “đẩy nhanh việc áp dụng cơ sở hạ tầng truyền thông mới sẽ kết hợp cơ sở hạ tầng mạng toàn quang tử bao gồm quang tử silicon, điện toán biên và điện toán phân tán không dây. ”
Huawei và imec đã bổ sung quang tử silicon vào nghiên cứu chung của họ về công nghệ liên kết dữ liệu quang học vào năm 2014. Điều đó diễn ra sau thương vụ mua lại Caliopa của Huawei, một nhà phát triển máy thu phát quang tử silicon tách ra từ imec và Đại học Ghent vào năm trước.
Nhưng sự hợp tác giữa Huawei-imec đã ngừng hoạt động sau khi Huawei bị đưa vào Danh sách thực thể của Bộ Thương mại Hoa Kỳ và việc vận chuyển hệ thống in thạch bản EUV của ASML sang Trung Quốc bị cấm vào năm 2019. ASML có mối quan hệ chặt chẽ với imec.
Huawei đã tiếp tục nghiên cứu của riêng mình, điều này rất quan trọng đối với hoạt động kinh doanh thiết bị viễn thông cũng như nỗ lực thoát khỏi các lệnh trừng phạt do chính phủ Mỹ áp đặt. Trong một video đăng trên YouTube vào tháng 10 năm 2022, nó tuyên bố rằng: “Huawei dự định sản xuất chip quang tử để lách các hạn chế về chip của Mỹ”.Người ta tiếp tục nói rằng chip quang tử hoạt động tốt hơn IC dựa trên silicon, điều này gần như không thể thực hiện được ở các nút xử lý dưới 2nm… Hơn nữa, quy trình sản xuất chip [quang tử] hoàn toàn khác… Nó sẽ sử dụng công nghệ sản xuất hoàn toàn mới và sẽ hoàn toàn không cần đến máy in thạch bản…”
Đoạn video kết luận: “Điểm quan trọng nhất là nghiên cứu trong lĩnh vực này vẫn đang ở giai đoạn đầu và các nước Châu Âu và Châu Mỹ vẫn chưa thiết lập được thế độc quyền”.
Đánh giá này dường như có tầm nhìn ít nhất một thập kỷ tới. Mặc dù lạc quan nhưng có lý và với sự ra mắt gần đây của điện thoại thông minh 5G Mate 60 Pro với bộ xử lý 7nm bất chấp các lệnh trừng phạt của Mỹ, không nên bỏ qua ý định của Huawei.
Vào ngày 23 tháng 8, Bloomberg đã xuất bản một bài báo với tiêu đề “Huawei đang xây dựng một mạng lưới bí mật cho chip”. Theo bài báo, Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn Hoa Kỳ (SIA) đã cảnh báo rằng Huawei đã mua lại ít nhất hai nhà máy và đang xây dựng ba nhà máy khác, được hỗ trợ bởi nguồn tài trợ 30 tỷ USD của chính phủ Trung Quốc.
Nếu báo cáo là chính xác, sẽ thật điên rồ khi cho rằng Huawei làm điều này chỉ để nhập khẩu thiết bị sản xuất chất bán dẫn tiêu chuẩn dưới những tên gọi khác nhau. Huawei và Trung Quốc có mọi động lực để đầu tư mạnh vào quang tử silicon.
Tham khảo bài viết gốc tại đây:
Các nhà thiết kế và sản xuất IC, hệ thống AI và thiết bị viễn thông hàng đầu đều đã tham gia cuộc đua, bao gồm NVIDIA, TSMC, Intel, IBM, Cisco Systems, Huawei, NTT và imec, Trung tâm Vi điện tử Đa dạng có trụ sở tại Bỉ.Những tổ chức này và các tổ chức khác đã nghiên cứu quang tử học silicon trong nhiều năm, một số trong số đó (bao gồm cả Intel và NTT) đã gần hai thập kỷ
Vào ngày 5 tháng 9, tại Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu Silicon Photonics ở Đài Loan, phó chủ tịch TSMC phụ trách tìm đường tích hợp hệ thống, Douglas Yu, nói với tờ Nikkei “Nếu chúng tôi có thể cung cấp một hệ thống tích hợp quang tử silicon tốt… chúng tôi có thể giải quyết cả hai vấn đề quan trọng của hiệu quả năng lượng và sức mạnh tính toán cho AI. Đây sẽ là một sự thay đổi mô hình mới. Chúng ta có thể đang ở giai đoạn đầu của một kỷ nguyên mới.”
Trong lời mời tham dự Hội nghị thượng đỉnh, semi (hiệp hội ngành vi điện tử) lưu ý rằng “Silicon Photonics đã trở thành một từ thông dụng nổi bật trong ngành bán dẫn” do băng thông cao, truyền dữ liệu tốc độ cao, khoảng cách truyền rộng, tiêu thụ điện năng thấp và khả năng ứng dụng đến mạng tiên tiến, kiến trúc điện toán, điện toán đám mây, trung tâm dữ liệu, phương tiện tự hành và hệ thống giao thông thông minh.Nói cách khác, ngay ở vị trí dẫn đầu, ngành công nghệ cao sẽ được hưởng lợi từ quang tử silicon theo cách cải thiện hiệu suất của thiết bị và hệ thống đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng.
Theo Semi, “thị trường quang tử silicon toàn cầu được dự đoán sẽ đạt giá trị 7,86 tỷ USD vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 25,7% so với mức định giá 1,26 tỷ USD vào năm 2022.”
Khoảng một năm trước, vào tháng 9 năm 2022, DigiTimes đưa tin NVIDIA và TSMC đã khởi động một dự án R&D chung có tên COUPE, viết tắt của Compact Universal Photonic Engine. Mục tiêu của dự án là kết hợp nhiều bộ xử lý AI (GPU) sử dụng công nghệ silicon photonic (SiPh) của NVIDIA.
DigiTimes viết: “Nguồn tiết lộ rằng các quy trình chip SiPh và CMOS trải qua quá trình tích hợp công nghệ quang học đồng đóng gói (CPO), có thể kết nối nhiều GPU tiên tiến với bao bì IC 2.5D chip-on-wafer-on-substrate (CoWoS) .”DigiTimes viết: Sự kết hợp giữa truyền dữ liệu quang có độ trễ thấp và công nghệ đóng gói tiên tiến giúp giảm đáng kể tình trạng mất tín hiệu, giúp có thể tạo ra “bộ GPU cực lớn”.Công nghệ này có thể chưa sẵn sàng “cho đến khi hệ sinh thái SiPh trưởng thành”, điều này giúp giải thích tại sao công ty ASE Technology và Advantest của Nhật Bản cũng nổi bật tại Hội nghị thượng đỉnh toàn cầu về Silicon Photonics.
Tại triển lãm thương mại Semicon Đài Loan, diễn ra sau sự kiện quang tử silicon, TSMC nói với báo chí rằng khả năng cung cấp bộ xử lý AI cho NVIDIA có thể sẽ bị hạn chế cho đến cuối năm sau do thiếu công suất đóng gói CoWoS. Đến lúc đó, công suất sẽ tăng gấp đôi.
Intel định nghĩa quang tử silicon là “sự kết hợp của hai phát minh quan trọng nhất của thế kỷ 20—mạch tích hợp silicon và laser bán dẫn. Nó cho phép truyền dữ liệu nhanh hơn trên khoảng cách xa hơn so với các thiết bị điện tử truyền thống đồng thời tận dụng hiệu quả của hoạt động sản xuất silicon khối lượng lớn của Intel.”
Intel giải thích rằng bằng cách kết hợp “sức mạnh của quang học và khả năng mở rộng của silicon… bộ thu phát quang là giao diện quang cho bộ chuyển mạch Ethernet, bộ định tuyến và thiết bị mạng truyền tải, cung cấp kết nối cho các trung tâm dữ liệu doanh nghiệp và đám mây quy mô lớn”.
Dylan Patel của SemiAnalysis đã viết rằng “Intel sản xuất quang tử silicon ở quy mô lớn nhất thế giới. Họ dẫn đầu về thị phần sản xuất bộ thu phát mạng quang…Quy mô của Intel và tính chất tích hợp trong giải pháp của họ đã giúp họ dẫn đầu ngành với… [tỷ lệ thất bại] tốt hơn đối thủ cạnh tranh hai bậc.”
Intel có kế hoạch tăng công suất đóng gói vi mạch tiên tiến lên khoảng bốn lần vào năm 2025, bao gồm cả cơ sở đóng gói 3D mới ở Malaysia. Vào cuối tháng 8, Phó chủ tịch tập đoàn Intel phụ trách chuỗi cung ứng và vận hành sản xuất, Robin Martin, nói với Tech Wire Asia rằng “Malaysia cuối cùng sẽ trở thành cơ sở sản xuất đóng gói chip 3D lớn nhất của Intel”.
Ngoài việc tăng cường sản xuất bộ thu phát quang học và các sản phẩm quang tử silicon khác của riêng mình, Intel cũng đang cung cấp công nghệ này cho các công ty khác. Tháng 3 năm ngoái, FAST Photonics Technologies của Trung Quốc đã công bố kế hoạch sản xuất bộ thu phát quang học dựa trên công nghệ Intel.
Trụ sở và nhà máy của Fast Photonics được đặt tại Thâm Quyến. Nó cũng có một trung tâm hỗ trợ kỹ thuật và bán hàng ở San Jose, California, gần trụ sở chính của Intel ở Santa Clara.
Vào tháng 5 năm 2023, nhà cung cấp dịch vụ viễn thông quốc gia Nhật Bản và nhà phát triển công nghệ viễn thông NTT đã công bố kế hoạch sản xuất một loạt thiết bị hội tụ quang tử-điện tử ngày càng phức tạp trong vài năm tới.
Những thiết bị này giúp loại bỏ nhu cầu chuyển đổi tín hiệu từ quang sang điện và ngược lại, sẽ mở đường cho việc giảm triệt để mức tiêu thụ điện năng của mạng viễn thông và trung tâm dữ liệu.
NTT đang hướng tới mục tiêu tăng hiệu quả sử dụng năng lượng lên 100 lần, tăng công suất truyền tải lên 125 lần và giảm 200 lần độ trễ (độ trễ) đầu cuối (độ trễ) trong mạng di động và mạng quang vào năm 2030.
Cùng với Intel và Sony, NTT đã thành lập Diễn đàn toàn cầu về mạng quang và không dây đổi mới để “đẩy nhanh việc áp dụng cơ sở hạ tầng truyền thông mới sẽ kết hợp cơ sở hạ tầng mạng toàn quang tử bao gồm quang tử silicon, điện toán biên và điện toán phân tán không dây. ”
Huawei và imec đã bổ sung quang tử silicon vào nghiên cứu chung của họ về công nghệ liên kết dữ liệu quang học vào năm 2014. Điều đó diễn ra sau thương vụ mua lại Caliopa của Huawei, một nhà phát triển máy thu phát quang tử silicon tách ra từ imec và Đại học Ghent vào năm trước.
Nhưng sự hợp tác giữa Huawei-imec đã ngừng hoạt động sau khi Huawei bị đưa vào Danh sách thực thể của Bộ Thương mại Hoa Kỳ và việc vận chuyển hệ thống in thạch bản EUV của ASML sang Trung Quốc bị cấm vào năm 2019. ASML có mối quan hệ chặt chẽ với imec.
Huawei đã tiếp tục nghiên cứu của riêng mình, điều này rất quan trọng đối với hoạt động kinh doanh thiết bị viễn thông cũng như nỗ lực thoát khỏi các lệnh trừng phạt do chính phủ Mỹ áp đặt. Trong một video đăng trên YouTube vào tháng 10 năm 2022, nó tuyên bố rằng: “Huawei dự định sản xuất chip quang tử để lách các hạn chế về chip của Mỹ”.Người ta tiếp tục nói rằng chip quang tử hoạt động tốt hơn IC dựa trên silicon, điều này gần như không thể thực hiện được ở các nút xử lý dưới 2nm… Hơn nữa, quy trình sản xuất chip [quang tử] hoàn toàn khác… Nó sẽ sử dụng công nghệ sản xuất hoàn toàn mới và sẽ hoàn toàn không cần đến máy in thạch bản…”
Đoạn video kết luận: “Điểm quan trọng nhất là nghiên cứu trong lĩnh vực này vẫn đang ở giai đoạn đầu và các nước Châu Âu và Châu Mỹ vẫn chưa thiết lập được thế độc quyền”.
Đánh giá này dường như có tầm nhìn ít nhất một thập kỷ tới. Mặc dù lạc quan nhưng có lý và với sự ra mắt gần đây của điện thoại thông minh 5G Mate 60 Pro với bộ xử lý 7nm bất chấp các lệnh trừng phạt của Mỹ, không nên bỏ qua ý định của Huawei.
Vào ngày 23 tháng 8, Bloomberg đã xuất bản một bài báo với tiêu đề “Huawei đang xây dựng một mạng lưới bí mật cho chip”. Theo bài báo, Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn Hoa Kỳ (SIA) đã cảnh báo rằng Huawei đã mua lại ít nhất hai nhà máy và đang xây dựng ba nhà máy khác, được hỗ trợ bởi nguồn tài trợ 30 tỷ USD của chính phủ Trung Quốc.
Nếu báo cáo là chính xác, sẽ thật điên rồ khi cho rằng Huawei làm điều này chỉ để nhập khẩu thiết bị sản xuất chất bán dẫn tiêu chuẩn dưới những tên gọi khác nhau. Huawei và Trung Quốc có mọi động lực để đầu tư mạnh vào quang tử silicon.
Tham khảo bài viết gốc tại đây:
