3nm là dối trá? Các nhà máy quang khắc có thể thực sự tạo ra chip? Những quan niệm sai lầm đang lan truyền trong ngành công nghiệp chip

[Trung Đào]

Cách tốt nhất để dự đoán tương lai là phát minh ra nó”
Podcast LateTalk mới nhất nói về những quan niệm sai lầm phổ biến về ngành công nghiệp chip. Chip đã từng là một trong những ngành có tính hợp tác cao nhất trên thế giới, nhưng trong những năm gần đây, chúng đã trở thành một vấn đề được dư luận quan tâm do các yếu tố phi kỹ thuật và bên ngoài ngành. Ngày càng có nhiều cuộc thảo luận về chip, nhiều hiểu lầm về lịch sử và khái niệm dần lan rộng.

Trong tập này, Wang Bo, tác giả cuốn sách mới "Lịch sử tóm tắt về chip" xuất bản vào tháng 4 năm nay, nói về sự phát triển của một số xu hướng công nghệ chính trong ngành công nghiệp chip, bắt đầu từ một số xu hướng được lưu hành rộng rãi, những hiểu lầm trong ngành công nghiệp chip, bao gồm cả câu chuyện về thăng trầm của các công ty như Nvidia, Intel cũng như vai trò ban đầu của chính phủ Hoa Kỳ và Nhật Bản trong việc phát triển ngành công nghiệp chip của riêng họ, có ý nghĩa đối với tình hình hiện tại của chúng ta.
Wang Bo học ở Pháp trong những năm đầu và nhận bằng thạc sĩ về mạch tích hợp tại Trường Khoa học Ứng dụng Ecole Nationale de Lyon và bằng tiến sĩ về vi điện tử tần số cao tại Đại học Limoges. Hiện ông đang giảng dạy tại Trường Kỹ thuật Thông tin, Trường Cao học Thâm Quyến, Đại học Bắc Kinh, đã xuất bản các cuốn sách khoa học nổi tiếng "Lược sử về Chip", "Câu hỏi về thời gian" và "Câu hỏi về thời gian·Phiên bản dành cho giới trẻ".
"Lược sử chip" bắt đầu với việc phát minh ra bóng bán dẫn và đánh giá sự phát triển của ngành công nghiệp chip trong nhiều thập kỷ qua. Trong cuốn sách có một đoạn tóm tắt: Lịch sử của chip là một lịch sử của sự nổi loạn và đổi mới, một lịch sử không ngừng đảo lộn khuôn mẫu hiện có. Tất cả điều này tiếp tục xảy ra.
* Nội dung chính của chương trình này như sau:
Chính xác thì quy trình sản xuất chip có ý nghĩa gì? Tại sao nó được sử dụng để biểu thị mức độ tiên tiến của chip? 3nm có thực sự là 3nm không?
- Trong những ngày đầu, quy trình sản xuất chip đề cập đến chiều rộng tối thiểu (chiều dài cổng) của điện cực cổng, thành phần chính của bóng bán dẫn. Ví dụ: quy trình 500 nm có nghĩa là chiều rộng tối thiểu của điện cực cổng là 500 nm.
- Nhưng khi công nghệ dần tiến đến giới hạn vật lý, kích thước của bóng bán dẫn không còn có thể giảm theo tốc độ hiện tại và quy trình sản xuất không còn tương ứng trực tiếp với một kích thước cụ thể mà đã trở thành một tuyên bố thông thường.
3nm VS. 7nm
- Ước tính sơ bộ cho thấy có khoảng cách hai thế hệ giữa 7nm và 3nm, mỗi thế hệ theo Định luật Moore là hai năm nên ước tính sơ bộ là khoảng cách bốn năm.
- Tuy nhiên, máy in thạch bản EUV được đưa vào công nghiệp ở tiến trình 5nm, để vượt qua rào cản này từ 7nm lên 3nm, khoảng cách thời gian sẽ phải dài hơn 4 năm.
- Bản thân tốc độ tăng trưởng hiệu năng của chip cũng chậm lại, hiệu suất 3nm của Apple chỉ cải thiện 10% so với 4nm.
- Do những hạn chế như bức tường bộ nhớ theo kiến trúc von Neumann nên hiệu năng thực tế của chip không hoàn toàn phụ thuộc vào quá trình sản xuất, khoảng cách về trải nghiệm của điện thoại di động nhỏ hơn khoảng cách về hiệu năng của chip.

Định luật Moore không phải là luật​

- Định luật Moore không phải là một định luật vật lý mà là một “tiếng gọi thầm lặng”, nó mô tả phương hướng, tốc độ thiết kế chip và phát triển hiệu năng, thu hút những người thực hành duy trì một cách tự phát và không ngừng phát huy việc hiện thực hóa nó.
- Định luật Moore đã được sửa đổi nhiều lần và các đối tượng mà nó mô tả cũng đã thay đổi.
- Sự tiến bộ của chip không chỉ đến từ sự đóng góp của các nhà khoa học, kỹ sư mà còn đến từ khát vọng “Tôi muốn kiếm thật nhiều tiền”.
CPU và GPU, chúng phát triển và phá vỡ mô hình hiện có như thế nào và chúng (có thể) suy giảm như thế nào?
- Dòng sản phẩm CPU của Intel gần như đã chết, GPU chỉ chơi game ban đầu rất khó bán.
- CPU có tính linh hoạt cao hơn và được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm yêu cầu điều khiển tự động.
- GPU có khả năng tính toán tốt hơn, đặc biệt là tính toán song song, phù hợp cho việc đào tạo và suy luận AI.
- GPU không thể thay thế CPU.

Chính sách và thị trường, kinh nghiệm Mỹ vs. kinh nghiệm Nhật Bản​

- Chip lúc đầu rất đắt và về cơ bản được chính phủ chi trả, vào năm 1965, 20% chip ở Hoa Kỳ đã được Không quân Hoa Kỳ mua.
- Kinh nghiệm và bài học từ kế hoạch “Mạch tích hợp quy mô rất lớn” của Nhật Bản: Sự phát triển và đổi mới của ngành công nghiệp chip cần có sự hỗ trợ và hướng dẫn của chính phủ cũng như có đủ không gian trống. Hướng dẫn chính sách khó kích thích đổi mới thực sự vì cấp chính phủ thường bỏ qua nó Có những xu hướng công nghệ mới yếu vào thời điểm đó.

Kinh nghiệm của Wang Bo trong việc phổ biến khoa học chip​

- Câu hỏi thường gặp nhất là: Tại sao chúng ta có thể chế tạo được bom nguyên tử mà không chế tạo được con chip?
- Tôn trọng quy luật công nghệ, quy luật thị trường và chu kỳ kinh doanh. Hãy kiên nhẫn hơn với ngành.
- Cách tốt nhất để dự đoán tương lai là phát minh ra nó.
Ảnh trong bài: Các kỹ sư Intel Ted Hoff (trái), Federico Fagin (giữa) và Stan Mazzo (phải) tạo dáng bên bộ vi xử lý 4004 mà họ đồng thiết kế vào năm 1971. Nguồn: Trang web chính thức của Intel.