Nguyên nhân khiến Trung Quốc chưa thể làm chủ chip AI tiên tiến

Cuộc đua chip AI giữa Mỹ và Trung Quốc đã kéo dài nhiều năm, từ khi Washington bắt đầu áp đặt các lệnh cấm vận công nghệ cao nhằm kiềm chế tham vọng tự chủ vi mạch của Bắc Kinh. Dù ngành công nghệ Trung Quốc đạt nhiều tiến bộ, nước này vẫn gặp rào cản lớn trong việc sản xuất chip AI tiên tiến.

Theo dữ liệu của Edgerunner Ventures, hiệu suất trung bình của chip AI Trung Quốc hiện chỉ đạt 114 teraflop (nghìn tỷ phép tính mỗi giây), thấp hơn đáng kể so với công nghệ của Mỹ. Chẳng hạn, Huawei Ascend 910C - sản phẩm được xem là mạnh nhất của Trung Quốc - chỉ đạt 800 teraflop, trong khi "siêu chip" Blackwell B200 của Nvidia lên tới 2.500 teraflop.

Nguyên nhân sâu xa nằm ở công đoạn sản xuất. Trong ngành bán dẫn, việc nâng cao hiệu suất chip chủ yếu đến từ khả năng thu nhỏ bóng bán dẫn. Con chip Nvidia B200 sở hữu tới 208 tỷ bóng bán dẫn, được chia thành hàng nghìn lõi riêng lẻ đặt trong một dải silicon mỏng chỉ vài chục milimét. Quá trình này đòi hỏi công nghệ quang khắc siêu chính xác, mà hiện chỉ một số ít doanh nghiệp như TSMC (Đài Loan, Trung Quốc) và Samsung Semiconductor (Hàn Quốc) đủ khả năng thực hiện.

Tuy nhiên, theo yêu cầu của Mỹ, cả hai hãng này đều bị hạn chế cung cấp công nghệ tiên tiến cho Trung Quốc. Hệ quả là các nhà sản xuất ở Trung Quốc đại lục như SMIC phải phụ thuộc vào máy quang khắc cực tím sâu (DUV) thay vì máy quang khắc siêu cực tím (EUV) hiện đại.

ASML (Hà Lan), công ty duy nhất trên thế giới chế tạo được hệ thống EUV, bị cấm bán các thiết bị này cho Trung Quốc. Điều này khiến các dây chuyền sản xuất tại Trung Quốc chưa làm được chip tiến trình nhỏ hơn 7 nm, chậm hơn vài thế hệ so với các đối thủ phương Tây.

Theo Hiệp hội Thiết bị và Vật liệu Bán dẫn Quốc tế (SEMI), công nghệ quang khắc chiếm gần 25% tổng chi tiêu toàn cầu cho thiết bị sản xuất chip. Tuy nhiên, một giám đốc chuỗi cung ứng thừa nhận “công cụ quang khắc nội địa của Trung Quốc chưa phát triển” và nước này “còn rất lâu mới có thể tự cung tự cấp”. Phần lớn dây chuyền trong nước vẫn phải sử dụng máy của ASML hoặc Nikon, dù chỉ là những mẫu cũ.

Nỗ lực tự chế tạo máy quang khắc tiên tiến của Trung Quốc vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Công ty Thiết bị Vi điện tử Thượng Hải (SMEE) mới chỉ phát triển được hệ thống có khả năng tạo chip 90 nm, phù hợp cho đồ gia dụng và một số thiết bị điện tử phổ thông. Dù hướng tới mục tiêu đạt 28 nm, sản phẩm của họ vẫn chưa được sử dụng rộng rãi.

Nỗ lực vượt khó của các doanh nghiệp Trung Quốc

Trước rào cản công nghệ và cấm vận kéo dài, Trung Quốc buộc phải lựa chọn con đường “đổi mới trong giới hạn”. Các công ty trong nước tận dụng tối đa những công cụ hiện có, kết hợp giữa phần cứng và phần mềm để tối ưu hiệu suất.

SMIC đã tăng cường sử dụng kỹ thuật multi-patterning (in nhiều mẫu), tức chiếu sáng và khắc wafer nhiều lần nhằm tạo ra chi tiết nhỏ hơn. Dù cách làm này làm tăng chi phí và tỷ lệ lỗi, nó giúp duy trì năng lực sản xuất mà không cần công nghệ EUV. Các chuyên gia đánh giá, với Trung Quốc giai đoạn này, khả năng tự cung tự cấp quan trọng hơn hiệu suất tuyệt đối.

Thay vì chạy đua về chất lượng, Trung Quốc chuyển hướng sang số lượng. Trong lĩnh vực điện toán AI, chiến lược chia nhỏ tác vụ cho nhiều chip xử lý cùng lúc được đẩy mạnh. Tháng 4 vừa qua, Huawei ra mắt hệ thống CloudMatrix 384, tích hợp 384 chip Ascend 910C, đạt sức mạnh tương đương hệ thống Nvidia GB200 NVL72 (dùng 72 chip B200).

Theo SemiAnalysis, hiệu năng của mỗi chip Ascend chỉ bằng 1/3 B200, nhưng việc nhân số lượng chip lên gấp năm lần giúp Huawei bù đắp hạn chế. Mặc dù tiêu thụ điện năng cao hơn, các chuyên gia đánh giá đây là “sự đánh đổi hợp lý”, nhất là khi năng lượng không phải vấn đề lớn tại Trung Quốc.

Điểm đáng chú ý là Huawei đã áp dụng mạng quang học (optical networking) để kết nối giữa các chip, thay vì sử dụng kết nối điện thông thường. Công nghệ này giúp giảm tiêu thụ năng lượng và phát sinh nhiệt, đồng thời mở ra hướng đi mới trong thiết kế trung tâm dữ liệu AI.

Song song với đó, Trung Quốc đang thử nghiệm các hướng cải tiến phần mềm và định dạng dữ liệu. DeepSeek đã giới thiệu định dạng lưu trữ 8-bit mới, loại bỏ phần phân số, giúp giảm đáng kể chi phí tính toán cho một số tác vụ cụ thể.

Ở cấp hạ tầng, Tencent Cloud đã bắt đầu sử dụng “chip nội địa chính thống”, đồng thời hợp tác với nhiều công ty trong nước để tối ưu đồng bộ phần cứng và phần mềm. Ông Qiu Yuepeng, chủ tịch Tencentn cho biết việc điều chỉnh này là chiến lược dài hạn nhằm giảm phụ thuộc vào linh kiện và công cụ thiết kế của Mỹ như Nvidia CUDA, Synopsys hay Cadence.

Tại mảng thiết bị, các doanh nghiệp Trung Quốc cũng đang tìm cách phát triển công nghệ quang khắc DUV thế hệ mới. Huawei, SiCarrier và Yuliangsheng đang hợp tác chế tạo máy DUV “immersion” đầu tiên của Trung Quốc với mục tiêu thương mại hóa vào năm 2027.

Theo Financial Times, SMIC đã thử nghiệm mẫu máy này vào tháng 9, hướng tới khả năng sản xuất chip 28 nm. Dù còn nhiều thách thức, giới phân tích nhận định đây là dấu hiệu tích cực cho thấy Trung Quốc đã bắt đầu “chạm tay” vào công nghệ mà trước đây họ hoàn toàn đứng ngoài cuộc chơi.

Một số công ty được cho là sử dụng kỹ thuật đảo ngược thiết kế, tháo rời thiết bị nhập khẩu để học cách lắp ráp và chế tạo linh kiện. Tuy nhiên, nhiều trường hợp thất bại, thậm chí làm hỏng máy khi cố gắng tự lắp lại, cho thấy con đường tự chủ công nghệ vẫn rất dài.

Bên cạnh đó, các doanh nghiệp Trung Quốc vẫn tiếp tục đầu tư mạnh vào nghiên cứu. Huawei xây dựng trung tâm R&D quy mô lớn tại Thượng Hải, tuyển kỹ sư từ TSMC, ASML, Applied Materials hay KLA. Nhiều viện nghiên cứu trong nước cũng hợp tác với chuyên gia nước ngoài nhằm tăng tốc quá trình “nội địa hóa” công nghệ chip AI.

Dù còn khoảng cách đáng kể với Mỹ, giới phân tích nhận định Trung Quốc đang từng bước xây dựng nền tảng cho một hệ sinh thái chip và AI độc lập. Trong bối cảnh bị hạn chế tiếp cận công nghệ phương Tây, việc tận dụng tối đa tài nguyên hiện có, phát triển phần mềm nội địa và mở rộng quy mô tính toán được xem là chiến lược hợp lý để duy trì vị thế trong kỷ nguyên trí tuệ nhân tạo.

×