Ai sẽ trở thành nhà sản xuất đầu tiên vươn tới tiến trình 7nm?

Tuần trước, Samsung gây chú ý về công nghệ sản xuất vi xử lý 7nm dự kiến sẽ có mặt trong vài năm tới. Hiện nay, cả Samsung và đối thủ chính TSMC đang chế tạo chip dựa trên tiến trình 14nm và 16nm cho các dòng smartphone. Qualcomm Snapdragon 835 và Samsung Exynos 8895 trở thành những sản phẩm đầu tiên sử dụng vi mạch 10nm FinFET mới nhất của Samsung.

Cả thế giới đang hướng tới công nghệ chip 7nm.

Những cải tiến trong quy trình sản xuất chip thế hệ tiếp theo sẽ giúp vi xử lý mạnh mẽ hơn, tiết kiệm pin và qua đó cải thiện hiệu suất smartphone. Nhưng các đối thủ của Samsung cũng đang cạnh tranh khốc liệt để là người đầu tiên làm chủ công nghệ 7nm. Vậy ai mới là cái tên tiềm năng?

Samsung

Samsung được biết đến như ông lớn trong ngành công nghiệp bán dẫn. Trong công bố mới đây, công ty cho biết đã đầu tư nguồn tài chính lớn để nâng cao năng lực sản xuất dây chuyền 7nm có thể đáp ứng nhu cầu trong tương lai. Dự kiến, phải tới năm 2019 thì quá trình này mới đưa vào vận hành hiệu quả.

Samsung đặt nhiều kỳ vọng vào thế hệ chip tiếp theo.

Samsung đang thử nghiệm tiến trình 7nm, nhưng đến nay chưa thể chứng minh khả năng xây dựng mô-đun SRAM hoàn chỉnh. Điều này cho thấy việc phát hành sản phẩm hoàn thiện còn xa so với kế hoạch dự kiến của công ty.

Thú vị hơn nữa, gã khổng lồ Hàn Quốc còn làm việc trên quy trình 8nm và 6nm “kế thừa tất cả những tiến bộ của công nghệ 10nm và 7nm mới nhất”. Hai kỹ thuật này sẽ được trình diễn cho khách thăm quan tại Diễn đàn về công nghệ đúc của Samsung vào ngày 24/5 tới. Đến khi đó chúng ta sẽ biết nhiều hơn về kế hoạch của công ty.

Công suất sản xuất chip tiến trình 7nm của Samsung dự kiến sẽ tăng nhanh trong năm 2018 nhưng chúng ta sẽ khó có thể thấy vi xử lý di động nào sử dụng công nghệ này trước năm 2019. Trong thời gian từ nay cho đến đó, công ty lên kế hoạch tăng sản lượng model 10nm LPP và LPU.

TSMC

TSMC dường như quyết liệt hơn trong việc theo đuổi công nghệ 7nm so với Samsung. Quy mô của các xưởng đúc cho thấy công ty sẵn sàng cung ứng cho thị trường vào giữa năm 2018, trong khi tuyên bố sẽ thử nghiệm sản xuất giới giạn vào những tháng tới. TSMC không theo đuổi công nghệ EUV cho dòng 7nm, thay vào đó trung thành với công cụ lithography bán dẫn với ánh sáng bước sóng 193nm. Công ty có kế hoạch sử dụng EUV cho chip 5nm, thậm chí có thể sẵn sàng đưa vào hoạt động trong năm 2019.

Công nghệ EUV sẽ là chìa khóa cho tiến trình 5nm trong tương lai.

Quan trọng hơn, ARM đã hợp tác với TSMC để giúp thiết kế vi xử lý trên FinFET 7nm. Điều này giúp các nhà sản xuất SoC nhanh chóng áp dụng công nghệ của TSMC. Cadence Design Systems, công ty cung cấp công cụ phát triển cho nhà thiết kế SoC, đã công bố giấy chứng nhận tương thích với tiến trình 7nm FinFet của TSMC. Điều này đồng nghĩa có nhiều lựa chọn hơn cho nhà phát triển nhanh chóng làm chủ và tận dụng nền tảng mới.

TSMC đã giới thiệu chip SRAM 7nm, cột mốc quan trọng để mở đường cho các SoC tích hợp và hứa hẹn đáp ứng năng lực sản lượng lớn. Báo cáo gần đây tiết lộ, công ty đang hợp tác với MediaTek để thử nghiệm vi xử lý 12 nhân dựa trên tiến trình 7nm.

Dự kiến vào tháng 6/2018, công ty sẽ sản xuất chip 7nm trên quy mô nhỏ. Điều này cho thấy TSMC đang đi trước Samsung khá xa, có thể chiếm lĩnh thị trường trước khi đối thủ hoàn thiện quy trình. Apple đã chuyển sang hợp tác với TSMC vào năm ngoái, trong khi Qualcomm đang để mắt tới công nghệ 7nm.

GlobalFoundries

GlobalFoundries không tạo được ấn tượng trên thị trường SoC di động với vài thế hệ chip gần đây nhưng họ có thể trở lại mạnh mẽ nếu tiến tới quy trình 7nm sớm nhất. Công ty đã bỏ công nghệ 10nm, tuy nhiên vẫn là cái tên phải dè chừng bởi chiến lược theo đuổi thế hệ chip đột phá tiếp theo.

Thông tin mới nhất cho biết, mọi thứ đang chuẩn bị sẵn sàng cho đợt hàng vi mạch 7nm đầu tiên trong nửa cuối năm 2018. GlobalFoundries dự kiến sẽ hoàn thiện quy trình sản xuất vào cuối năm 2017. Họ đã cho ra tấm vi mạch thử nghiệm tại Fab 8 ở Malta, New York.

Sản xuất chip 7nm gắn liền với thiết kế transitor FinFET hiện tại.

Giống TSMC, công ty đang sử dụng công nghệ bước sóng 193nm nhưng đang nghiên cứu để kết hợp các công cụ EUV vào sản phẩm của mình. Vì thế, khó để GlobalFoundries làm chủ EUV trước năm 2019, mà khi đó Samsung có thể đã tham gia thị trường 7nm với công nghệ tương tự.

Intel

Intel từng thống trị ngành chế tạo vi xử lý và năm ngoái đã thể hiện nỗ lực để bắt đầu sản xuất vi mạch 10nm cho thị trường di động. Intel Custom Foundry hợp tác với ARM công bố 2 chip Cortex-A vào tháng 8 năm ngoái. LG là đối tác mới của Intel được cho là sẽ tung ra SoC của riêng mình mà Intel chắc chắn hưởng lợi. Cho tới nay, Intel chưa tiết lộ công nghệ sử dụng tiến trình 7nm nhưng rất có thể sẽ đi sau Samsung và GlobalFoundries.

Hiện tại, công ty nói rằng đang nâng cấp nhà máy sản xuất Fab 42 ở Arizona để bắt đầu sản xuất chip mà dự kiến ngốn khoản đầu tư 7 tỷ USD. Chưa kể, thời gian cải tạo phải mất khoảng 3 đến 4 năm. Vì thế, khả năng để Intel có thể vận hành dây chuyền tiến trình 7nm sớm nhất cũng phải đến năm 2019.

Gã khổng lồ bán dẫn đã chậm chân trong công nghệ 10nm nên lựa chọn theo đuổi chuẩn mới trở nên khả thi hơn. Tuy nhiên, nhà máy sản xuất có thể phải đến cuối năm 2020 mới đủ sức cung ứng sản phẩm ra thị trường.

Mặc dù vậy, Intel khẳng định tiến trình của họ, dù nghe có vẻ chậm chân hơn các đối thủ, thực chất vẫn là mạnh mẽ hơn.

Chip quy trình 10nm vẫn là lựa chọn hàng đầu cho đến 2018

Dù các công ty đang sôi nổi lên kế hoạch cho thế hệ vi mạch xử lý tiếp theo thì chuẩn 10nm chỉ mới xuất hiện và toàn ngành chưa tận dụng tối đa công nghệ này vào sản xuất. Trong khi theo kế hoạch của TSMC và GlobalFoundries thì sớm nhất sẽ khởi động bản thương mại 7nm trong vòng 1 năm nữa. Đó là nếu mọi thứ diễn ra suôn sẻ.

Bởi vậy, thị trường SoC sẽ khó bước vào nền tảng 7nm trước năm 2019. Một phần bởi các công ty smartphone hàng đầu sử dụng chip Qualcomm cho sản phẩm của mình, đặc biệt điện thoại thông minh cao cấp. Vì thế, Finfet 10nm vẫn là công nghệ chủ đạo trong SoC di động giai đoạn 2017 và 2018.