Sự phát triển nhanh chóng của các ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) tạo sinh như ChatGPT trong thời gian qua đã tạo ra bộ nhớ băng thông cao (High Bandwidth Memory: HBM), chíp nhớ được thiết kế riêng cho bộ xử lý AI, trở thành các thành phần được săn lùng nhiều nhất. Trong khi đó, các biện pháp trừng phạt mà chính quyền Washington áp đặt đối với Trung Quốc đã khiến Chính phủ Trung Quốc không còn lựa chọn nào khác ngoài việc tự chủ về HBM, mặc dù có thể phải mất nhiều năm.
Hiện tại, các gã khổng lồ về chíp bán dẫn như SK Hynix và Samsung Electronics của Hàn Quốc kiểm soát tới 90% thị trường toàn cầu về chíp nhớ HBM, đây là các thành phần quan trọng cần thiết để đào tạo các hệ thống AI như ChatGPT của OpenAI. Theo các nhà nghiên cứu tại Công ty nghiên cứu thị trường TrendForce, SK Hynix chiếm 50% thị phần HBM toàn cầu vào năm ngoái, tiếp theo là Samsung với 40% và đối thủ Micron Technology của Mỹ với 10%.
Cả hai công ty Hàn Quốc đều đã tiết lộ kế hoạch tăng gấp đôi sản lượng chíp HBM của họ vào năm tới, ngay cả khi họ mở rộng quy mô trở lại ở những lĩnh vực khác trong lĩnh vực bộ nhớ trong bối cảnh tình trạng dư nguồn cung đã làm giảm lợi nhuận hoạt động. SK Hynix trở thành công ty đầu tiên sản xuất hàng loạt chip HBM-3 thế hệ thứ tư tiên tiến được sử dụng trong các bộ xử lý đồ họa (GPU) H100 của Nvidia - một tập đoàn công nghệ đa quốc gia của Mỹ chuyên phát triển các GPU và sản xuất chipset cho các thiết bị điện tử như máy trạm, máy tính cá nhân, các thiết bị di động.
Chíp nhớ HBM thế hệ chíp nhớ tiếp theo dành riêng cho bộ xử lý trí tuệ nhân tạo
HBM xếp các chíp nhớ theo chiều dọc, giống như các tầng trong một tòa nhà chọc trời, giúp rút ngắn khoảng cách di chuyển giữa các thông tin. Các tháp bộ nhớ này được thiết kế để kết nối với bộ xử lý trung tâm (CPU) hoặc GPU thông qua kết nối cực nhanh được gọi là “interposer” nằm giữa con chíp và bảng mạch điện tử. Theo TrendForce, Nvidia đã thiết lập một tiêu chuẩn công nghiệp mới bằng cách sử dụng chíp HBM để tăng tốc độ truyền dữ liệu giữa các GPU và ngăn xếp bộ nhớ.
Theo Nvidia, GPU H100 được săn đón nhiều của Nvidia có hệ thống bộ nhớ HBM-3, cung cấp băng thông bộ nhớ lên tới 3 terabyte mỗi giây. Trong khi đó, SK Hynix cho biết, công nghệ HBM là “điều kiện tiên quyết cho việc triển khai tự động hóa cấp độ 4 và cấp độ 5 trên xe tự lái”.
Mới đây, SK Hynix cũng đưa ra thông báo rằng, họ đã phát triển thành công phiên bản HBM-3E, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM) cao cấp thế hệ tiếp theo dành cho các ứng dụng AI và cung cấp mẫu cho khách hàng để đánh giá hiệu suất sản phẩm. Việc sản xuất hàng loạt dự kiến sẽ được thực hiện vào nửa đầu năm 2024, với các khách hàng như các công ty chíp AMD và Nvidia của Mỹ được cho là đang xếp hàng cho sản phẩm mới.
Dự báo cho thấy, quy mô thị trường chíp nhớ HBM ước tính đạt 2,04 tỷ USD trong năm 2023 và dự kiến sẽ đạt 6,32 tỷ USD vào năm 2028, tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 25,36% trong giai đoạn dự báo 2023-2028.
Trong đó, các yếu tố chính thúc đẩy sự tăng trưởng của thị trường HBM bao gồm nhu cầu ngày càng tăng về băng thông cao, tiêu thụ điện năng thấp và bộ nhớ có khả năng mở rộng cao, tăng cường áp dụng trí tuệ nhân tạo và xu hướng thu nhỏ các thiết bị điện tử ngày càng tăng.
TrendForce dự báo nhu cầu về chíp nhớ AI ngày càng tăng đã thúc đẩy sự tăng trưởng trong các lô hàng HBM, với mức tăng gần 60% trong năm nay. Trong khi đó, Trung Quốc sẽ chỉ dựa vào nguồn sản xuất trong nước, khiến nước này phải chạy đua với thời gian.
Trung Quốc có chính thức tham gia cuộc đua chíp nhớ AI?
Tham vọng của chính quyền Bắc Kinh gia nhập các nhà sản xuất chíp nhớ hàng đầu thế giới và thay thế hàng nhập khẩu bằng các sản phẩm trong nước tại thị trường nội địa ngày càng gặp rủi ro khi các công ty hàng đầu thế giới áp dụng các công nghệ tiên tiến. Đồng thời, khả năng bắt kịp công nghệ tiên tiến của Trung Quốc bị cản trở bởi các lệnh trừng phạt của Mỹ.
Cách đây không lâu, Trung Quốc được coi là đã nhanh chóng bắt kịp các nhà cung cấp quốc tế về cả bộ nhớ flash 3D NAND tiên tiến và DRAM. Tuy nhiên, hiện tại, khoảng cách đang ngày càng gia tăng trong kỷ nguyên ChatGPT khi Tập đoàn công nghệ bộ nhớ Yangtze (YMTC) và Changxin Memory Technologies (CXMT) của Trung Quốc đã không thể tiếp tục nỗ lực bắt kịp do các hạn chế xuất khẩu của Chính phủ Mỹ.
Trung Quốc được cho là đang tìm cách sản xuất HBM của riêng mình như một phần trong nỗ lực tự cung, tự cấp. “Mặc dù sẽ là một cuộc chiến khó khăn để bắt kịp các công ty dẫn đầu toàn cầu như SK Hynix, Samsung Electronics và Micron Technology do tác động của các lệnh trừng phạt của chính quyền Washington, nhưng Chính phủ Trung Quốc đã xác định rằng nước này phải tự chủ về HBM mặc dù có thể phải mất nhiều năm”, tờ South China Morning Post (SCMP) đưa tin.
Trích dẫn các nguồn tin trong ngành công nghiệp bán dẫn, tờ SCMP cho biết nhà sản xuất DRAM hàng đầu Trung Quốc - CXMT là niềm hy vọng lớn nhất của Chính phủ Trung Quốc đối với việc phát triển chíp nhớ HBM; tuy nhiên, có thể phải mất đến 4 năm mới đưa được sản phẩm ra thị trường. Các nguồn tin cho biết thêm, nếu CXMT hoặc các nhà sản xuất chíp khác của Trung Quốc quyết định tiếp tục theo đuổi việc sản xuất chíp nhớ HBM, họ chắc chắn sẽ gặp khó khăn khi phải sử dụng các thiết bị có công nghệ lạc hậu.
Theo các chuyên gia trong lĩnh vực công nghệ bán dẫn, mặc dù có hiệu suất cao nhưng việc sản xuất chíp nhớ HBM không nhất thiết phải cần đến công nghệ in thạch bản tối tân như công nghệ in tia cực tím (EUV). Điều đó có nghĩa là Trung Quốc có thể tự sản xuất các phiên bản của riêng mình ngay cả khi không có thiết bị mới nhất.
Tóm lại, Trung Quốc được biết đến là quốc gia luôn giữ kín các quân bài chiến lược liên quan đến công nghệ mới nhất của mình, khiến thế giới bên ngoài phải suy đoán về tiến bộ của nước này trong việc đạt được khả năng tự cung tự cấp trong lĩnh vực công nghệ, trong đó có chíp nhớ trí tuệ nhân tạo.
