#SựKiệnNgàyHômNay
Hoa Kỳ tập trung vào việc tiếp thêm sinh lực cho công nghệ ‘Chiplets’ để duy trì vị thế tiên phong trong lĩnh vực bán dẫn. Trong hơn 50 năm qua, chiến thuật chính để tăng hiệu suất của chip máy tính là thu nhỏ các linh kiện điện tử để tích hợp nhiều năng lượng hơn vào từng miếng silicon. Tuy nhiên, các công ty như AMD, Apple, Amazon, Tesla, IBM và Intel đã giới thiệu sự lặp lại mới nhất của ý tưởng đó, gọi là ‘Chiplets’. Các chiplet nhỏ hơn rẻ hơn để sản xuất, trong khi các gói của chúng có thể đạt hiệu suất cao nhất so với bất kỳ lát silicon đơn lẻ nào. Công nghệ đóng gói tiên tiến đã trở thành một công cụ thiết yếu để đẩy tiến tiến trình sản xuất và đổi mới trong các lĩnh vực như trí tuệ nhân tạo, ô tô tự lái và phần cứng quân sự.
#ĐổiMới #CôngNghệ #BánDẫn #HoaKỳ #Chiplets #AMD #Apple #Amazon #Tesla #IBM #Intel #ĐạoLuậtCHIPs #TổngThốngBiden #SảnXuấtChip #ThungLũngSilicon #AnirudhDevgan #CadenceDesignSystems #Synopsys #YoleGroup #PonteVecchio #HiệuSuất
Nguồn: https://www.nytimes.com/2023/05/11/technology/us-chiplets-tech.html
Trong hơn 50 năm, các nhà thiết kế của chip máy tính chủ yếu sử dụng một chiến thuật để tăng hiệu suất: Họ thu nhỏ các linh kiện điện tử để tích hợp nhiều năng lượng hơn vào từng miếng silicon.
Sau đó hơn một thập kỷ trước, các kỹ sư tại nhà sản xuất chip Thiết bị vi mô tiên tiến bắt đầu đùa giỡn với một ý tưởng cấp tiến. Thay vì thiết kế một bộ vi xử lý lớn với số lượng lớn các bóng bán dẫn nhỏ, họ đã nghĩ đến việc tạo ra một bộ vi xử lý từ những con chip nhỏ hơn sẽ được đóng gói chặt chẽ với nhau để hoạt động giống như một bộ não điện tử.
Khái niệm này, đôi khi được gọi là chiplet, đã gây chú ý lớn khi AMD, Apple, Amazon, Tesla, IBM và Intel giới thiệu những sản phẩm như vậy. Các chiplet nhanh chóng thu hút được sự chú ý vì các chip nhỏ hơn rẻ hơn để sản xuất, trong khi các gói của chúng có thể đạt hiệu suất cao nhất so với bất kỳ lát silicon đơn lẻ nào.
Chiến lược này, dựa trên công nghệ đóng gói tiên tiến, đã trở thành một công cụ thiết yếu để thúc đẩy tiến bộ trong lĩnh vực bán dẫn. Và nó đại diện cho một trong những thay đổi lớn nhất trong nhiều năm đối với một ngành thúc đẩy sự đổi mới trong các lĩnh vực như trí tuệ nhân tạoô tô tự lái và phần cứng quân sự.
Subramanian Iyer, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính tại Đại học California, Los Angeles, người đã giúp đi tiên phong trong khái niệm chiplet, cho biết: “Đóng gói là nơi diễn ra hành động. “Nó đang xảy ra bởi vì thực sự không có cách nào khác.”
Điều đáng chú ý là việc đóng gói như vậy, giống như việc tự sản xuất chip, đang bị các công ty ở châu Á thống trị áp đảo. Theo IPC, một hiệp hội thương mại, mặc dù Hoa Kỳ chiếm khoảng 12% sản lượng bán dẫn toàn cầu, nhưng các công ty Mỹ chỉ cung cấp 3% bao bì chip.
Vấn đề đó hiện đã đặt chiplet vào giữa quá trình hoạch định chính sách công nghiệp của Hoa Kỳ. Các Đạo luật CHIPSmột gói trợ cấp trị giá 52 tỷ đô la đã qua mùa hè năm ngoáiđược coi là động thái của Tổng thống Biden nhằm khôi phục hoạt động sản xuất chip trong nước bằng cách cung cấp tiền cho xây dựng các nhà máy phức tạp hơn được gọi là “fabs.” Nhưng một phần của nó cũng nhằm mục đích kích hoạt các nhà máy đóng gói tiên tiến ở Hoa Kỳ để nắm bắt thêm quy trình thiết yếu đó.
“Khi khoai tây chiên ngày càng nhỏ hơn, cách bạn sắp xếp khoai tây chiên, đó là đóng gói, ngày càng quan trọng hơn và chúng tôi cần điều đó được thực hiện ở Mỹ,” Bộ trưởng Thương mại Gina Raimondocho biết trong một bài phát biểu tại Đại học Georgetown vào tháng Hai.
Bộ Thương mại bây giờ là chấp nhận đơn xin trợ cấp sản xuất từ Đạo luật CHIPS, bao gồm cả các nhà máy đóng gói chip. Nó cũng đang phân bổ kinh phí cho một chương trình nghiên cứu đặc biệt trên bao bì cao cấp.
Một số công ty đóng gói chip đang nhanh chóng huy động vốn. Một là Integra Technologies ở Wichita, Kan., đã công bố kế hoạch mở rộng trị giá 1,8 tỷ đô la ở đó nhưng cho biết điều đó phụ thuộc vào việc nhận được trợ cấp của liên bang. Amkor Technology, một dịch vụ đóng gói của Arizona có hầu hết các hoạt động ở châu Á, cũng cho biết họ đang nói chuyện với khách hàng và các quan chức chính phủ về sự hiện diện sản xuất của Mỹ.
Đóng gói các con chip lại với nhau không phải là một khái niệm mới và chiplet chỉ là sự lặp lại mới nhất của ý tưởng đó, sử dụng những tiến bộ công nghệ giúp nhồi nhét các con chip lại gần nhau hơn — cạnh nhau hoặc xếp chồng lên nhau — cùng với kết nối điện nhanh hơn giữa chúng .
Richard Otte, giám đốc điều hành của Promex Industries, một dịch vụ đóng gói chip ở Santa Clara, Calif, cho biết: “Điều độc đáo về chiplet là cách chúng được kết nối bằng điện.
Các con chip không thể làm bất cứ điều gì nếu không có cách kết nối chúng với các thành phần khác, điều đó có nghĩa là chúng cần được đặt trong một loại gói nào đó có thể mang tín hiệu điện. Quá trình đó bắt đầu sau khi các nhà máy hoàn thành giai đoạn sản xuất ban đầu, giai đoạn này có thể tạo ra hàng trăm con chip trên một tấm wafer silicon. Sau khi tấm wafer đó được cắt ra, các chip riêng lẻ thường được liên kết với một lớp cơ sở chính gọi là chất nền, lớp này có thể dẫn tín hiệu điện.
Sự kết hợp đó sau đó được phủ một lớp nhựa bảo vệ, tạo thành một gói có thể được cắm vào bảng mạch cần thiết để kết nối với các thành phần khác trong hệ thống.
Các quy trình này ban đầu đòi hỏi rất nhiều lao động thủ công, khiến các công ty ở Thung lũng Silicon chuyển việc đóng gói sang các quốc gia có mức lương thấp hơn ở châu Á hơn 50 năm trước. Hầu hết chip thường được chuyển đến các dịch vụ đóng gói ở các quốc gia như Đài Loan, Malaysia, Hàn Quốc và Trung Quốc.
Kể từ đó, những tiến bộ về đóng gói đã trở nên quan trọng do lợi nhuận giảm dần từ định luật Moore, biểu thức tốc ký cho việc thu nhỏ chip trong nhiều thập kỷ đã thúc đẩy tiến bộ ở Thung lũng Silicon. Nó được đặt tên cho Gordon Moorengười đồng sáng lập Intel, người có bài báo năm 1965 mô tả tốc độ các công ty đã tăng gấp đôi số lượng bóng bán dẫn trên một con chip thông thường, giúp cải thiện hiệu suất với chi phí thấp hơn.
Nhưng ngày nay, các bóng bán dẫn nhỏ hơn không nhất thiết phải rẻ hơn, một phần vì việc xây dựng các nhà máy sản xuất chip hàng đầu có thể tiêu tốn từ 10 tỷ đến 20 tỷ USD. Những con chip lớn, phức tạp cũng rất tốn kém để thiết kế và có xu hướng có nhiều lỗi sản xuất hơn, ngay cả khi các công ty trong các lĩnh vực như AI tổng quát muốn có nhiều bóng bán dẫn hơn mức hiện tại có thể được đóng gói trên những chiếc máy sản xuất chip lớn nhất cho phép.
Anirudh Devgan, giám đốc điều hành của Cadence Design Systems, công ty có phần mềm được sử dụng để thiết kế chip thông thường cũng như các sản phẩm kiểu chiplet, cho biết: “Phản ứng tự nhiên đối với điều đó là đặt nhiều thứ hơn vào trong một gói.
Synopsys, một đối thủ, cho biết họ đang theo dõi hơn 140 dự án của khách hàng dựa trên việc đóng gói nhiều con chip lại với nhau. Theo công ty nghiên cứu thị trường Yole Group, có tới 80% bộ vi xử lý sẽ sử dụng thiết kế kiểu chiplet vào năm 2027.
Ngày nay, các công ty thường thiết kế tất cả các chiplet trong một gói cùng với công nghệ kết nối của riêng họ. Tuy nhiên, các nhóm công nghiệp đang nghiên cứu các tiêu chuẩn kỹ thuật để các công ty có thể dễ dàng lắp ráp các sản phẩm từ chiplet của các nhà sản xuất khác nhau.
Công nghệ mới hiện nay chủ yếu được sử dụng cho hiệu suất cực cao. Intel gần đây đã giới thiệu một bộ xử lý có tên Ponte Vecchio với 47 bộ ba sẽ được sử dụng trong một siêu máy tính mạnh mẽ tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, gần Chicago.
Vào tháng 1, AMD đã tiết lộ kế hoạch cho một sản phẩm khác thường, MI300, kết hợp các chiplet dành cho các tính toán tiêu chuẩn với các chip khác được thiết kế cho đồ họa máy tính, cùng với một lượng lớn chip bộ nhớ. Bộ xử lý đó, nhằm cung cấp năng lượng cho một siêu máy tính tiên tiến khác tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore, có 146 tỷ bóng bán dẫn, so với hàng chục tỷ bóng bán dẫn đối với hầu hết các chip thông thường tiên tiến nhất.
Sam Naffziger, phó chủ tịch cấp cao của AMD, cho biết việc công ty đặt cược mảng kinh doanh chip của mình cho các máy chủ trên chiplet không phải là một cú hích. Anh ấy nói, sự phức tạp của việc đóng gói là một trở ngại lớn, cuối cùng đã được khắc phục với sự giúp đỡ từ một đối tác giấu tên.
Nhưng chiplet đã được đền đáp cho AMD. Theo Mercury Research, công ty đã bán được hơn 12 triệu con chip dựa trên ý tưởng này kể từ năm 2017 và đã trở thành công ty lớn trong lĩnh vực bộ vi xử lý cung cấp năng lượng cho web.
Các dịch vụ đóng gói vẫn cần những người khác cung cấp chất nền mà chiplet yêu cầu để kết nối với các bảng mạch và với nhau. Một công ty thúc đẩy sự bùng nổ chiplet là Công ty sản xuất chất bán dẫn Đài Loancông ty đã sản xuất chip cho AMD và hàng trăm hãng khác, đồng thời cung cấp chất nền dựa trên silicon tiên tiến được gọi là bộ xen kẽ.
Intel đã và đang phát triển công nghệ tương tự, cũng như tăng cường các chất nền nhựa truyền thống ít tốn kém hơn theo cách tiếp cận được một số người chẳng hạn như công ty khởi nghiệp Eliyan ở Thung lũng Silicon ưa chuộng. Intel cũng đang phát triển các nguyên mẫu đóng gói mới theo chương trình của Lầu Năm Góc và hy vọng giành được sự ủng hộ của Đạo luật CHIP cho một nhà máy đóng gói thí điểm mới.
Nhưng Hoa Kỳ không có nhà sản xuất lớn nào của những chất nền đó, những chất nền này chủ yếu được sản xuất ở châu Á và phát triển từ các công nghệ được sử dụng trong sản xuất bảng mạch. Nhiều công ty Hoa Kỳ cũng đã rời bỏ lĩnh vực kinh doanh đó, một mối lo ngại khác mà các nhóm ngành hy vọng sẽ thúc đẩy tài trợ của liên bang để giúp các nhà cung cấp ván bắt đầu sản xuất chất nền.
Vào tháng 3, ông Biden đã đưa ra quyết định rằng việc sản xuất bảng mạch và bao bì tiên tiến trong nước là cần thiết cho an ninh quốc gia, đồng thời công bố khoản tài trợ 50 triệu đô la theo Đạo luật Sản xuất Quốc phòng cho các công ty Mỹ và Canada trong các lĩnh vực đó.
Andreas Olofsson, người điều hành nỗ lực nghiên cứu của Bộ Quốc phòng trong lĩnh vực này trước khi thành lập công ty khởi nghiệp đóng gói có tên Zero ASIC, cho biết, ngay cả với những khoản trợ cấp như vậy, việc tập hợp tất cả các yếu tố cần thiết để giảm sự phụ thuộc của Hoa Kỳ vào các công ty châu Á “là một thách thức lớn”. “Bạn không có nhà cung cấp. Bạn không có lực lượng lao động. Bạn không có thiết bị. Bạn phải bắt đầu lại từ đầu.”
Ana Swanson báo cáo đóng góp.
