Gông cùm bủa vây ngành bán dẫn Trung Quốc: Chip hiện tại tương đương dòng hạ cấp của Mỹ, năng lực thua xa

Khi giới tinh hoa giới bán dẫn đổ về Đài Bắc tham dự triển lãm thường niên Computex vừa qua, có hai viễn cảnh đan xen chiếm trọn mọi tâm điểm. Một bên là Trí tuệ nhân tạo (AI) - “gà đẻ trứng vàng” đang biến các công ty chip thành những thực thể siêu lợi nhuận. Bên còn lại là Trung Quốc.

Dù các đại diện đại lục hoàn toàn vắng bóng tại sự kiện, chiếc bóng của họ vẫn đủ lớn để khiến cả khán phòng phải bàn tán.

Sự ám ảnh này không hề vô căn cứ. Ngay trước thềm Computex, Huawei, ngọn cờ đầu về phần cứng của Trung Quốc, đã làm rúng động giới công nghệ khi công bố kỹ thuật xếp chồng mạch chip, một giải pháp giúp tối ưu hóa hiệu năng mà không cần cậy nhờ đến các cỗ máy sản xuất tối tân của phương Tây.

Phản ứng từ thị trường tài chính tràn đầy hân hoan: chỉ số cổ phiếu ngành bán dẫn tại Hong Kong (Trung Quốc) đã tăng vọt 130% trong năm qua, thần tốc không kém cạnh các chỉ số đồng dạng tại Phố Wall.

Cùng lúc đó, các gã khổng lồ Internet như Alibaba, Baidu đồng loạt tách riêng mảng thiết kế chip; còn CXMT, biểu tượng chip nhớ đại lục, cũng đang rục rịch chuẩn bị cho một thương vụ IPO bom tấn.

Câu hỏi lớn nhất đặt ra cho toàn ngành lúc này là: Liệu Trung Quốc có thể tự lực cánh sinh?

Câu trả lời sẽ định hình lại trật tự thế giới, bởi trong kỷ nguyên AI, năng lực điện toán chính là đơn vị tiền tệ tối cao của quyền lực công nghệ.

Tính đến cuối năm 2025, năng lực điện toán của Trung Quốc mới chỉ bằng 1/7 nước Mỹ. Để đảo ngược thế cờ, Bắc Kinh bắt buộc phải làm chủ cả hai mặt trận: Thiết kế và Sản xuất. Và thực tế cho thấy, họ đang thăng hoa ở thượng tầng, nhưng lại nghẽn mạch ở hạ tầng.

Mặt trận thiết kế: Khi lệnh cấm của Mỹ hóa thành "bệ phóng"

Trung Quốc từng có thời kỳ tụt hậu sâu trong mảng thiết kế. Trước năm 2023, gã khổng lồ Mỹ Nvidia nắm giữ đến 90% thị phần chip AI tại quốc gia tỷ dân này.

Nhưng các lệnh cấm vận liên tiếp từ Washington từ tháng 10/2022 đã vô tình đập tan thế độc tôn. Trong khi chính sách của Mỹ liên tục trồi sụt và đổi hướng, phản ứng của Bắc Kinh lại vô cùng kiên định: các cơ quan quản lý lập tức dựng rào chắn, định hướng doanh nghiệp nội địa tuyệt đối không dùng chip ngoại, ngay cả khi có thể mua chúng một cách hợp pháp.

Trung Quốc từng có thời kỳ tụt hậu sâu trong mảng thiết kế. (Nguồn: CNBC)

Kết quả là một thị trường nội địa vàng son được bảo hộ tuyệt đối đã ra đời. Alibaba và Baidu tự đóng chip độc quyền (in-house), các startup như Cambricon lớn nhanh như thổi khi không còn đối thủ ngoại ngáng đường.

Giới phân tích dự báo các nhà thiết kế nội địa sẽ nuốt trọn 4/5 ngân sách chi mua chip AI của Trung Quốc trong năm nay. Chuyên gia Qingyuan Lin từ Bernstein đã nhận định: Mỹ đang làm tốt hơn bất kỳ ai trong việc thúc đẩy ngành bán dẫn Trung Quốc tự cường.

Không gian sinh tồn này là quá đủ để nuôi sống một đế chế. Các đại gia đám mây nội địa dự kiến chi tới 400 tỷ USD cho hạ tầng AI trong 3 năm tới, kết hợp cùng gói đầu tư 295 tỷ USD của chính phủ cho các trung tâm dữ liệu.

Về nhân lực, Trung Quốc sở hữu một mỏ chất xám khổng lồ khi các kỹ sư nước này từng có nhiều năm kinh qua các tập đoàn top đầu như Nvidia hay AMD. Nguồn cung dồi dào đến mức ngay cả một startup non trẻ tại Trung Quốc cũng có thể chiêu mộ nguyên một đội ngũ thiết kế sừng sỏ chỉ trong cái chớp mắt.

Để vượt qua cấm vận, các nhà thiết kế Trung Quốc đang sử dụng cả “cơ bắp” lẫn trí tuệ. Hệ thống CloudMatrix của Huawei chọn cách ghép nối thô sơ 384 bộ xử lý Ascend để đấu lại các siêu hệ thống của Nvidia (dù ngốn điện gấp 4 lần).

Ở góc độ tinh vi hơn, họ tối ưu hóa tuyệt đối sự đồng bộ giữa phần cứng và phần mềm. Điển hình như việc DeepSeek tung ra mô hình ngôn ngữ lớn được “đo ni đóng giày” riêng cho chip Huawei, hay việc toàn ngành chuyển sang định dạng dữ liệu FP8 để ép các dòng chip yếu vận hành hiệu quả hơn.

Thậm chí, nền tảng phần mềm CANN của Huawei đang trực diện tấn công vào hệ sinh thái độc quyền CUDA của Nvidia để giúp khách hàng chuyển đổi hệ thống dễ dàng. Khoảng cách phần mềm từng được coi là bất khả thi, nay đang thu hẹp với tốc độ chóng mặt.

Gông cùm sản xuất và nghịch lý của chuỗi cung ứng

Tuy nhiên, sự thông minh trong thiết kế không thể khỏa lấp hoàn toàn thực tế phũ phàng của ngành cơ khí chính xác. Con chip mạnh nhất của Huawei hiện tại - Ascend 910C - thực chất chỉ đạt 80% hiệu năng so với dòng chip H100 mà Nvidia đã trình làng từ 4 năm trước.

Chip nội địa Trung Quốc hiện nay chủ yếu vẫn chỉ làm tốt ở khâu suy luận (inference) chứ chưa đủ cơ bắp để đảm đương việc huấn luyện (training) các siêu mô hình AI từ con số 0.

Điểm nghẽn không nằm ở bộ não của các kỹ sư, mà nằm ở các cỗ máy đúc chip. Khi bị cấm cửa khỏi các tiến trình tiên tiến của TSMC và không thể mua máy quang khắc cực tím (EUV) từ ASML, các xưởng đúc Trung Quốc không thể sản xuất ổn định các dòng chip dưới 7nm (trong khi thế giới đã tiến về mốc 3nm và thấp hơn).

Cơn khát chip AI tại Trung Quốc lớn đến mức các doanh nghiệp buộc phải tìm cách thuê đám mây ở nước ngoài hoặc đi đường lậu để có linh kiện. (Nguồn: CNBC)

Cơn khát chip AI tại Trung Quốc lớn đến mức các doanh nghiệp buộc phải tìm cách thuê đám mây ở nước ngoài hoặc đi đường lậu để có linh kiện. Nút thắt tương tự cũng xảy ra ở mảng bộ nhớ băng thông cao (HBM) khi thị trường nằm trọn trong tay Micron, Samsung và SK Hynix.

Trung Quốc đang dùng tiền để chạy đua với thời gian. Từ năm 2019, kim ngạch nhập khẩu máy móc làm chip của nước này tăng gấp ba, lên mức 39 tỷ USD, nuốt chửng 40% sản lượng toàn cầu.

Song song đó, các doanh nghiệp nội địa như Naura hay AMEC đã bắt đầu tự chủ được các thiết bị ở khâu khắc plasma hay làm sạch wafer. Thị phần HBM toàn cầu của CXMT cũng được dự báo sẽ tăng từ mức 0% lên 12% vào năm 2028.

Nhưng tất cả các nỗ lực đó vẫn phải va vào một bức tường thành: Máy quang khắc EUV. Suốt nhiều năm dùng các dòng máy DUV đời cũ, Trung Quốc vẫn chưa thể tạo ra một phiên bản EUV nội địa tương đương, và giới chuyên gia nhận định họ cần ít nhất một thập kỷ nữa để làm được điều đó.

Trong thời gian chờ đợi, các nhà làm chip Trung Quốc chọn giải pháp đi đường vòng bằng cách ép các cỗ máy DUV hoạt động quá công suất thông qua kỹ thuật đa định hình (multi-patterning): chạy một tấm silicon qua máy nhiều lần để khắc mạch nhỏ hơn, chấp nhận rủi ro chi phí cao và tỷ lệ lỗi lớn.

Sự trỗi dậy của bán dẫn Trung Quốc, dù còn nhiều rạn nứt, là một thực tế không thể đảo ngược. Bản thân Apple hiện đang phải nộp đơn xin phép Chính phủ Mỹ để được mua chip nhớ thế hệ cũ từ chính CXMT của Trung Quốc nhằm giải quyết cơn khát linh kiện cho iPhone.

Nếu được phê duyệt, đây sẽ là một chương đầy châm biếm của lịch sử: chính dòng tiền của một biểu tượng công nghệ Mỹ lại quay sang nuôi sống ngành công nghiệp mà Nhà Trắng đã dốc toàn lực thắt gọng kìm trong suốt nhiều năm qua.

Châu Anh (Theo The Economist)