Siêu nhà máy chip lớn nhất Trái đất của Intel: Được ví như 'cánh đồng của những giấc mơ', sạch gấp nghìn lần bệnh viện, sẽ ngốn hàng chục triệu lít nước/ngày

Cách đây vài tháng, một chiếc tàu kéo khởi hành từ New Orleans, đẩy sà lan ngược sông Mississippi. Nó di chuyển về phía bắc qua Deep South, sau đó đi qua vùng đất nông nghiệp Indiana dọc theo sông Ohio.

Chiếc sà lan chở thiết bị công nghiệp hút nitơ chuyên sử dụng trong sản xuất. Hàng hóa quá lớn nên việc vận chuyển qua Cincinnati (nơi các tàu container thường dỡ hàng ở miền nam Ohio) là không thực tế. Với chiều dài 270 feet, rộng 19 feet và cao 24 feet, kiện hàng này không thể đi qua cầu vượt cao tốc gần cảng.

Kết thúc chặng hành trình, một nhóm công nhân sẽ chất hộp lạnh chở thiết bị lên xe siêu tải, đi với tốc độ khoảng 8 dặm/giờ đến New Albany, Ohio. Trong vài tháng tới, hoạt động tương tự sẽ diễn ra thêm khoảng 20 lần nữa để cung cấp đủ thiết bị cho một nhà máy được kỳ vọng trở thành tương lai ngành bán dẫn.

Đó là Ohio One, nhà máy được xây dựng bởi tập đoàn Intel. Intel cam kết chi 28 tỷ USD thực hiện tham vọng này và cho biết nếu mọi việc thuận lợi, tập đoàn có thể cạnh tranh giành nhiều hợp đồng sản xuất chip tiên tiến sử dụng trong điện thoại thông minh và đào tạo thuật toán trí tuệ nhân tạo thế hệ tiếp theo. Giám đốc điều hành Patrick Gelsinger cho biết, cuối cùng, Ohio One có thể trở thành nhà máy sản xuất chip lớn nhất Trái đất.

Trong bài phát biểu 2 năm trước, Tổng thống Joe Biden gọi Ohio One là “cánh đồng của những giấc mơ”, mô tả đây như một “mảnh đất mà tương lai nước Mỹ sẽ được xây dựng”. Tháng 3 vừa qua, Mỹ cũng đồng ý cung cấp cho Intel khoản vay và trợ cấp trị giá 19,5 tỷ USD để phục vụ dự án.

“Mọi người, đã đến lúc rồi”, Joe Biden nói.

Được biết, doanh số bán bộ xử lý thống trị một thời của Intel đang trì trệ. Cổ phiếu hãng giảm hơn 30% trong năm nay, thậm chí giảm hơn 50% so với mức đỉnh hồi đầu năm 2020. Hoạt động sản xuất từng được coi là viên ngọc quý nay cũng ‘chảy máu tiền’. Vào tháng 4, Intel tiết lộ hoạt động sản xuất lỗ 7 tỷ USD trong năm 2023.

“Những con số khổng lồ, những con số khủng khiếp”, CEO Gelsinger nói và đổ lỗi cho chế độ trước đó.

Để cải thiện vấn đề, nhà máy của ông đang bắt tay thực hiện một kế hoạch kéo dài nhiều năm để khôi phục vị thế giống như những gì họ đã làm vào những năm 1990 khi vượt qua các nhà sản xuất chip Nhật Bản.

Mỗi nhà máy của Intel đều có cùng một thiết kế cơ bản, cấu trúc mái bằng với nhà máy chính ở tầng ba. Hệ thống lọc không khí được đầu tư vô cùng tốn kém bởi chỉ một mảnh da chết nhỏ hay giọt nước từ một cái hắt hơi cũng có thể phá hủy một con chip trị giá 10.000 USD.

Các giám đốc điều hành của Intel tự hào rằng phòng sạch của họ sạch hơn hàng nghìn lần so với phòng phẫu thuật bệnh viện. Họ gần như không bao giờ cho người ngoài vào và ngay cả các giám đốc điều hành cũng cần có sự cho phép đặc biệt.

Tầng cao nhất của nhà máy Intel được trang bị hệ thống quạt khổng lồ để chỉ những luồng không khí sạch mới có thể lưu thông xuống khu lắp ráp chip. Hàng nghìn máy bơm, máy biến áp, tủ điện, ống dẫn và máy làm lạnh (chiller) cũng được kết nối với dây chuyền chung nhằm đảm bảo mọi con chip đều được thiết kế chuẩn xác.

Ngoài khoản đầu tư khổng lồ cho cơ sở hạ tầng và máy móc, Intel chi mạnh tay cho quá trình xử lý chip phức tạp, chẳng hạn như tách chip từ tấm bán dẫn (wafer), tức fabricate. Đó là lý do vì sao các nhà máy bán dẫn thường được gọi là ‘fab’.

‘Fab’ thiết kế chip trên từng wafer, sau đó dùng phương pháp khắc và lắng đọng hơi hóa học để kết nối bóng bán dẫn với nhau. Tối đa 25 wafer khi đó sẽ cùng di chuyển trên một hệ thống chạy tự động trên cao.

Quá trình xử lý 1 tấm wafer cần hàng nghìn bước và kéo dài suốt 2 tháng ròng rã. TSMC, đối thủ lớn của Intel đang đẩy nhanh tốc độ này trong những năm gần đây và cố gắng vận hành các ‘siêu fab’ có 4 dây chuyền sản xuất trở lên.

Dan Hutcheson, phó Chủ tịch Công ty nghiên cứu thị trường TechInsights, ước tính rằng mỗi ‘siêu fab’ này của TSMC có thể xử lý hơn 100.000 wafer mỗi tháng. Trong khi đó, 2 nhà máy trị giá 10 tỷ USD được Intel xây tại Arizona chỉ có thể đạt công suất 40.000 wafer.

Đóng gói (packaging) cũng là khâu vô cùng quan trọng. Các công ty hiện đang phát triển công nghệ xếp chồng hoặc nối các chip với nhau để chúng có thể hoạt động như một con chip thống nhất. Theo The New York Times, Intel đã phát triển thành công công nghệ đóng gói mới có thể kết nối 47 chip độc lập thành một.

Được biết, một siêu nhà máy chip cần rất nhiều nước để làm sạch các tấm wafer. Theo The New York Times, 2 nhà máy của Intel tại thành phố Chandler, bang Arizona tiêu tốn trung bình 41,6 triệu lít nước mỗi ngày. Nếu có thêm nhiều nhà máy, sự gia tăng nhu cầu sử dụng nước sẽ trở thành thách thức lớn mà Intel cần phải vượt qua.

Để xây dựng các nhà máy mới trong tương lai, Intel cần khoảng 5.000 công nhân lành nghề trong suốt 3-5 năm, tính từ khi động thổ đến sản xuất hoàn chỉnh. Fabs hầu hết được vận hành bởi robot song dự án của Intel dự kiến sẽ cần hàng nghìn kỹ thuật viên và công nhân xây dựng.

Intel cam kết chi ít nhất 20 tỷ USD, tuyển dụng 7.000 công nhân xây dựng và 3.000 nhân viên. Đổi lại, họ nhận về 600 triệu USD tài trợ cho tòa nhà, 500 triệu USD cho cơ sở hạ tầng, 300 triệu USD cho nhà máy tái chế nước, 650 triệu USD ưu đãi thuế và 150 triệu USD đào tạo nhân viên. Intel cũng sẽ không phải trả thuế bất động sản địa phương trong suốt 30 năm.

Ohio được cho là dự án táo bạo nhất của Intel. Lần đầu tiên sau hơn 40 năm, Intel xây dựng từ đầu một nhà máy mà không có bất kỳ cơ sở hạ tầng hay đội ngũ công nhân tiềm năng nào ở gần. Jim Evers, tổng giám đốc Ohio cho biết: “Ở Arizona, bạn đã có cơ sở vật chất cơ bản nhưng ở đây, mọi thứ đều bắt đầu từ con số 0. Trong năm đầu tiên, chúng tôi đã phải rải đất ra”.

Tuy nhiên, không có gì đảm bảo rằng thị trường đang chờ đợi Intel. Vào tháng 2, công ty công bố một thỏa thuận với Microsoft song không tiết lộ chi tiết. Intel khẳng định họ có một lượng khách hàng dồi dào, song vẫn chưa công bố thỏa thuận với một số các nhà sản xuất chip lớn như Nvidia, Qualcomm hay AMD.

Được biết thay vì chip Intel, máy tính hiện nay được lắp đặt bộ xử lý của nhà Qualcomm, Nvidia, AMD hoặc một số các công ty ít tên tuổi hơn như Santa Clara, Amlogic. Nguyên nhân được cho là do Intel đã chậm chân trong quá trình thâm nhập lĩnh vực kinh doanh bộ xử lý di động vào năm 2011.

Dẫu vậy, không thể phủ nhận vai trò của Intel trong ngành công nghiệp chip nhớ trị giá hàng tỷ USD. Đây vẫn là một trong những tập đoàn tiên tiến lớn nhất thế giới, nổi tiếng với những con chip được gọi là bộ vi xử lý có thể thực hiện hầu hết các chức năng tính toán cơ bản của một chiếc máy tính hiện đại.

Theo: The New York Times, WSJ