Đây là lý do iPhone lại dễ dàng vượt mặt Android vào năm tới

Tất cả là nhờ con chip Apple A14 Bionic sản xuất trên quy trình 5nm.

Theo Định luật Moore – do Gordon Moore, đồng sáng lập Intel, đưa ra năm 1965 – thì số bán dẫn bên trong một bảng mạch tích hợp (IC) sẽ tăng lên gấp đôi sau mỗi năm. 10 năm sau, ông chỉnh sửa định luật lại thành số lượng bán dẫn trong mỗi IC sẽ tăng gấp đôi sau mỗi hai năm. Theo thời gian, điều này dường như không còn chính xác nữa. Có thể thấy rõ điều này khi nhìn vào node quy trình sử dụng bởi các nhà máy chip để sản xuất IC; số quy trình càng nhỏ, số bán dẫn có thể đưa vào bên trong càng lớn.

Càng nhiều bán dẫn bên trong một con chip sẽ giúp hiệu năng của nó được đẩy lên càng cao và bản thân con chip sẽ tiêu tốn ít điện năng hơn trong quá trình hoạt động. Hiện tại, các vi xử lý ứng dụng flagship (AP) như Snapdragon 855 và Apple A13 Bionic được sản xuất trên quy trình 7nm bởi Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), nhà máy chip độc lập lớn nhất thế giới. Con chip Snapdragon 865 Mobile Platform năm sau sẽ được sản xuất bởi Samsung trên quy trình EUV 7nm. EUV là viết tắt của "extreme ultraviolet lithography" – một cách để đánh dấu chip, giúp đặt các bán dẫn chính xác hơn; cho phép đưa thêm nhiều bán dẫn vào trong một IC. SoC (system-on-a-chip) Kirin 990 của Huawei được sản xuất trên quy trình 7nm, và phiên bản tích hợp modem 5G của nó có chứa hơn 10,3 tỷ bán dẫn. Những con chip 5G ra mắt vào năm sau sẽ có đến 171,3 triệu bán dẫn trên mỗi millimet vuông.

TSMC dự định bắt đầu sản xuất hàng loạt chip 3nm vào năm 2022

TSMC chắc chắn sẽ hưởng lợi từ việc đẩy mạnh triển khai 5G vào năm sau. JK Wang, Phó chủ tịch cấp cao của công ty, cho biết nhà máy của họ đang chuẩn bị để bắt đầu sản xuất chip 5nm trong nửa đầu của năm 2020. Có nghĩa là SoC A14 Bionic, dự kiến xuất hiện trên các iPhone 2020, sẽ được sản xuất trên quy trình 5nm, giúp các mẫu iPhone năm sau có được hiệu năng vượt trội so với các điện thoại flagship chạy Android năm sau.

TSMC sẽ sản xuất chip Apple A14 Bionic trên quy trình 5nm trong năm sau

Và theo Digitimes, Định luật Moore sẽ tiếp tục duy trì trong năm 2022, khi TSMC bắt đầu sản xuất hàng loạt chip 3nm. Hồi tháng 10 năm nay, có thông tin cho biết TSMC đã bắt đầu xây dựng các công xưởng và dự định sẽ đi vào sản xuất các IC này trong vài năm tới. Dù Samsung cũng có lộ trình 3nm tương tự, các con chip của họ vẫn có mật độ thấp hơn chip của TSMC. Có nghĩa là chip 3nm của TSMC sẽ chứa được nhiều bán dẫn hơn trong một khoảng không gian nhỏ so với các con chip 3nm của đối thủ.

Tại Mỹ, Intel đã thất bại trong việc lấn sân sang lĩnh vực smartphone, và hồi đầu năm nay đã phải bán bộ phận chip modem smartphone cho Apple với giá 1 tỷ USD. Sau này, Apple sẽ tự mình thiết kế chip modem 5G cho các thiết bị của hãng, nhưng hiện tại, họ vẫn lệ thuộc vào linh kiện của Qualcomm. Intel thề sẽ dẫn đầu về quy trình sản xuất chip, nhưng xét việc các vi xử lý di động Ice Lake-U của họ vẫn đang được sản xuất trên quy trình 10nm, rõ ràng Intel sẽ phải nỗ lực rất nhiều mới mong thực hiện được điều đó.

Vậy điều gì sẽ diễn ra trong năm 2028? Liệu Định luật Moore sẽ sụp đổ? Nhiều người từng cho rằng các nhà sản xuất chip sẽ không bao giờ vượt qua được con số 5nm. Thế nhưng TSMC lại đang nhăm nhe sản xuất những con chip 3nm ở Hsinchu, Đài Loan. Và đó cũng sẽ là nơi họ tiến hành nghiên cứu và phát triển quy trình sản xuất chip 2nm – theo lời Phó giám đốc Zhuang Zishou. Ở thời điểm này, chưa có lý do gì để tin Định luật sẽ trở nên vô hiệu, kể cả khi các nhà sản xuất đạt được quy trình 1nm mà theo lý thuyết có khả năng sẽ diễn ra vào năm 2026. TSMC đang nghiên cứu một điều gì đó để giúp Định luật tiếp tục tồn tại. Một lựa chọn khả thi là sắp xếp các bán dẫn theo phương dọc thay vì phương ngang. Công ty này còn tìm cách thay thế chất liệu silicon của các con chip bằng một nguyên tố khác trong bảng tuần hoàn hóa học. Có lẽ tìm ra một nguyên tố phù hợp sẽ giúp chúng ta có câu trả lời cho câu hỏi đã đặt ra ở đầu đoạn văn này!

Minh.T.T