Tại sao các công ty "đổ xô" vào tiến trình 7nm?

Hầu hết những tên tuổi lớn trong ngành công nghiệp chip, kể cả những hãng thiết kế chip và các công ty gia công chip, đều đang chạy đua để kịp thời đưa ra thị trường những sản phẩm thế hệ mới sử dụng chip 7nm. Và cuộc đua này không dành cho những người còn non tay.

Rất có thể trong năm tới, chiếc smartphone mà bạn mua sẽ được trang bị con chip xử lý sản xuất trên tiến trình 7nm. Qualcomm đã xác nhận rằng thế hệ SoC Snapdragon tiếp theo của họ sẽ được sản xuất trên tiến trình này và Huawei cũng đã chính thức giới thiệu chip 7nm đầu tiên của mình tại IFA 2018 – Kirin 980.

Các ông lớn khác trong ngành công nghệ cũng cho thấy sự quan tâm;của mình với chip 7nm. Nhà máy gia công chip của Samsung đã sẵn sàng xuất xưởng những con chip này trong năm nay, tương tự như đối thủ chính của họ là TSMC. Trong khi đó, Apple hứa hẹn sẽ chiếm một phần lớn nguồn cầu với thế hệ iPhone 2018 chuẩn bị được cho ra mắt trong thời gian tới.

Tại sao 7nm lại quan trọng như vậy?

Những chiếc smartphone flagship đã sử dụng chipset sản xuất trên quy trình FinFet 10nm được vài năm nay. 7nm là bước tiếp theo của quá trình thu nhỏ kích thước chip, mang lại các cải tiến về hiệu năng cũng như tiết kiệm năng lượng khi kích thước các bóng bán dẫn nhỏ hơn. Tuy nhiên, công nghệ cần thiết để tạo ra các con chip 7nm đang trở nên ngày càng đắt đỏ, và cả chi phí thiết kế nữa.

Bước vào kỷ nguyên 7nm cũng đánh dấu việc các hãng bắt đầu chuyển sang công nghệ sản xuất chip bằng tia cực tím – Extreme Ultraviolet Lithography (EUV) – quy trình đòi hỏi những khoản đầu tư lớn vào các công nghệ mới và nó cũng cần thiết cho việc tạo nên các con chip 5nm và nhỏ hơn nữa.

Gần đây, Global Foundries cho biết, họ đã từ bỏ theo đuổi chip 7nm do chi phí quá cao, chuyển hướng sang tinh chỉnh các tiến trình phổ biến hơn như 12nm và 14nm. Samsung khẳng định họ sẽ trực tiếp chuyển sang EUV với công nghệ 7nm của mình trong năm nay. Trong khi đó, TSMC đang sản xuất những con chip 7nm đầu tiên của mình với công nghệ bước sóng 193nm hiện tại, trước khi giới thiệu quy trình 7FF+ EUV của mình vào đầu năm 2019.

TSMC kỳ vọng quy trình 7FF+ EUV của họ sẽ giúp cải thiện tiêu thụ năng lượng 40% và giảm 37% diện tích miếng silicon so với các con chip 10nm hiện đang có mặt trên những bộ xử lý cao cấp hiện nay. Các kỳ vọng về hiệu suất của Samsung cũng tương tự như vậy.

Cuộc đua trở thành người giỏi nhất

Với chỉ hai hãng gia công chip đã sẵn sàng sản xuất các linh kiện 7nm cho những sản phẩm ra mắt vào đầu năm 2019, các nhà thiết kế chip fabless (những công ty có thể thiết kế nhưng không thể sản xuất) như AMD, Apple, HiSilicon, và Qualcomm đang rất bận rộn trong việc đảm bảo thỏa thuận cung ứng cho những sản phẩm thế hệ kế tiếp của họ.

Apple, với nguồn tài chính khổng lồ, việc đảm bảo lượng cung cần thiết cho những chiếc iPhone mới nhất của họ là điều không khó, và con chip A12 cũng không phải ngoại lệ. TSMC là sự lựa chọn duy nhất của Apple cho việc sản xuất chip, và cả AMD và Huawei cũng đang hợp tác với công ty này. Qualcomm từng hợp tác với TSMC cho hai con chip mới nhất của họ và được cho là sẽ tiếp tục gắn bó trong năm nay.

Các smartphone Android sử dụng chip Snapdragon 7nm của Qualcomm dự kiến sẽ ra mắt vào đầu năm 2019. Bộ xử lý 10nm đầu tiên của Qualcomm, Snapdragon 835, hiện vẫn được một số nhà sản xuất smartphone lựa chọn thay thế các con chip cũ hơn do các con chip mới hiện không có sẵn. Với việc TSMC trì hoãn sử dụng công nghệ EUV cho đến đầu năm tới, tình trạng này hy vọng không phải là vấn đề quá lớn trong thời gian tới, nhưng việc thiếu hụt nguồn hàng hoàn toàn có thể xảy ra.

Bên cạnh đó, trở ngại còn đến từ chi phí phát triển. HiSilicon của Huawei đã đầu tư ít nhất 300 triệu USD vào việc phát triển chip 7nm của mình. Nên nhớ rằng, HiSilicon là nhà phát triển chất bán dẫn fabless, vì vậy chi phí cho các dây chuyền sản xuất EUV còn cao hơn nhiều.

DigiTimes cho biết, Qualcomm và MediaTek đều đang trì hoãn các chip 7nm của mình sang năm 2019 do chi phí cao. Tuy nhiên, nguồn tin của trang Android Authority khẳng định, việc Qualcomm giới thiệu chip Snapdragon 7nm vẫn sẽ diễn ra vào cuối năm 2018, và công ty đã sẵn sàng gửi mẫu chip cho đối tác. MediaTek thì không quá quan tâm đến phân khúc cao cấp vào lúc này, nên những tin đồn như vậy cần phải được kiểm chứng một cách cẩn thận.

Samsung vẫn giữ được một lợi thế riêng, khi là nhà thiết kế chip duy nhất có thể tự sản xuất chip của riêng mình (ngoài ra còn có Intel nhưng không tham gia thị trường di động). Có tin đồn cho rằng chip Exynos 7nm, với tên gọi 9820, đang trong quá trình phát triển. Rất có thể con chip này sẽ ra mắt trên Galaxy S10 cùng với một phiên bản dùng Snapdragon 7nm, nhưng nó phụ thuộc vào khối lượng sản phẩm có sẵn trên quy trình EUV tiên tiến của họ.

Chip 7nm đã ở đây rồi

Chúng ta sẽ không phải chờ đến khi các smartphone của năm 2019 ra mắt mới thấy các lợi ích của bộ xử lý 7nm. Chiếc Mate 20 của Huawei, với chip mới Kirin 980, chuẩn bị ra mắt vào ngày 16/10 tới đây. Thế hệ iPhone 2018 của Apple còn ra mắt sớm hơn, vào ngày 13/9.

Người tiêu dùng chắc chắn sẽ được trên tay những chiếc smartphone 7nm trước khi năm 2018 kết thúc. Những người mua flagship mới trong năm 2019 gần như chắc chắn sẽ có được bộ xử lý hiệu quả hơn trong điện thoại của mình.

Nguyễn Hải