Tại sao Mỹ cố gắng ngăn cản Trung Quốc tiếp cận chip HBM?

HBM hiện là loại chip bán dẫn tiên tiến bậc nhất, đang có nhu cầu tăng rất mạnh nhờ làn sóng phát triển AI toàn cầu.

Chính phủ Mỹ đã áp đặt các biện pháp kiểm soát xuất khẩu mới đối với việc bán các chip nhớ công nghệ cao được sử dụng trong các ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) cho Trung Quốc.

Các quy định này áp dụng đối với cả công nghệ bộ nhớ băng thông cao (HBM) sản xuất tại Mỹ lẫn các sản phẩm sản xuất tại nước ngoài.

HBM là gì?

High Bandwidth Memory (HBM hay Bộ nhớ băng thông cao) là cụm các chip nhớ được xếp chồng lên nhau, dùng để lưu trữ và truyền tải dữ liệu. So với công nghệ cũ như DRAM, HBM vượt trội nhờ khả năng lưu trữ nhiều dữ liệu hơn và truyền tải nhanh hơn.

Loại chip này thường được dùng trong thẻ đồ họa, hệ thống máy tính hiệu suất cao, trung tâm dữ liệu và xe tự lái. Đặc biệt, HBM đóng vai trò cốt lõi trong việc vận hành các ứng dụng AI như AI tạo sinh, vốn sử dụng các bộ xử lý đồ họa (GPU) của Nvidia và AMD.

“Bộ xử lý và bộ nhớ là hai thành phần thiết yếu của AI. Nếu không có bộ nhớ, nó giống như một bộ não có logic nhưng không có trí nhớ", ông G Dan Hutcheson, Phó Chủ tịch TechInsights, chia sẻ.

Tác động đến Trung Quốc

Các biện pháp hạn chế xuất khẩu mới nhất, được công bố vào ngày 2/12, là lần thứ ba chính quyền Biden áp dụng các biện pháp nhằm ngăn cản Trung Quốc tiếp cận công nghệ tiên tiến có thể mang lại lợi thế quân sự.

Đáp trả, Bắc Kinh đã áp đặt các lệnh cấm xuất khẩu đối với những vật liệu thiết yếu như germani và galli, vốn quan trọng trong sản xuất chip.

Các chuyên gia nhận định lệnh hạn chế mới sẽ làm chậm quá trình phát triển chip AI của Trung Quốc và tạm thời gián đoạn việc tiếp cận HBM chất lượng cao. Mặc dù Trung Quốc hiện đang thua kém Hàn Quốc (SK Hynix, Samsung) và Mỹ (Micron) trong lĩnh vực sản xuất HBM, họ vẫn đang đầu tư để cải thiện năng lực.

Theo ông Jeffrey Chiu, CEO Ansforce, trong ngắn hạn, Trung Quốc sẽ khó tiếp cận HBM chất lượng cao, nhưng về lâu dài, họ vẫn có thể tự sản xuất với công nghệ kém hơn. Các công ty như Yangtze Memory Technologies và Changxin Memory Technologies đang tích cực mở rộng sản xuất để đạt được mục tiêu tự chủ công nghệ.

Tại sao HBM quan trọng?

Điểm nổi bật của HBM nằm ở khả năng lưu trữ lớn hơn và tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn so với các chip nhớ thông thường. Những ưu điểm này giúp các ứng dụng AI vận hành mượt mà, không bị chậm trễ hay lỗi kỹ thuật.

Gian hàng HBM của SK Hynix

HBM còn giúp cải thiện hiệu suất AI khi các mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) cần xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ để huấn luyện. Hãy tưởng tượng tốc độ truyền tải dữ liệu nhanh hơn, hay băng thông cao hơn trong thuật ngữ chip như một tuyến đường cao tốc. Càng nhiều làn đường, càng ít nguy cơ xảy ra tắc nghẽn và càng có thể chứa nhiều xe hơn.

“Đó giống như sự khác biệt giữa một con đường hai làn và một con đường trăm làn. Bạn sẽ không gặp phải tắc nghẽn giao thông”, Hutcheson nói.

Những “ông lớn” thống trị thị trường

Hiện tại, chỉ có 3 công ty thống trị thị trường HBM toàn cầu.

Theo báo cáo của TrendForce, một công ty nghiên cứu thị trường có trụ sở tại Đài Bắc, tính đến năm 2022, Hynix chiếm 50% thị phần HBM toàn cầu, theo sau là Samsung với 40% và Micron với 10%. Dự báo, hai công ty Hàn Quốc sẽ duy trì mức thị phần tương tự vào năm 2024, chiếm 95% tổng thị trường.

Về phần Micron, công ty đặt mục tiêu tăng thị phần lên 20-25% vào năm 2025. Với giá trị cao của HBM, các nhà sản xuất đã tập trung đáng kể nguồn lực để phát triển dòng chip này.

Theo Avril Wu, Phó Chủ tịch Nghiên cứu Cấp cao tại TrendForce, từ năm 2024, HBM dự kiến chiếm hơn 20% giá trị thị trường bộ nhớ tiêu chuẩn và có thể vượt 30% vào năm sau.

Quá trình sản xuất

Cấu trúc HBM gồm nhiều chip nhớ tiêu chuẩn được xếp chồng lên nhau theo lớp như một chiếc hamburger. Tuy nhiên, việc chế tạo chúng lại cực kỳ phức tạp và tốn kém.

HBM vượt trội nhờ khả năng lưu trữ nhiều dữ liệu hơn và truyền tải nhanh hơn

Chiều cao của một chip HBM chỉ bằng sáu sợi tóc, nghĩa là mỗi lớp chip nhớ tiêu chuẩn cần phải cực kỳ mỏng và lắp ráp với độ chính xác cao. Ngoài ra, các lỗ nhỏ trên chip cần được khoan chính xác để dây dẫn điện có thể đi qua.

“Công đoạn này giống như xây một ngôi nhà từ bộ bài, đầy rẫy nguy cơ thất bại", ông Hutcheson nói. Chính vì những yêu cầu khắt khe trong sản xuất, giá HBM cao gấp nhiều lần so với các loại chip nhớ thông thường.