Nỗ lực dò đường của 'nữ hoàng chip Huawei'

Để tăng khả năng tự chủ chip của Huawei lên mức cao nhất, He Tingbo "giác ngộ" tinh thần từ một hệ thống thủy lợi cổ xưa ở Tứ Xuyên, Trung Quốc.

Ngày 24/5, bà He Tingbo (Hà Đình Ba), Chủ tịch mảng kinh doanh bán dẫn của Huawei, bước lên sân khấu Hội nghị Chuyên đề Quốc tế về Mạch và Hệ thống (IEEE ISCAS) ở Thượng Hải và trình bày về thiết kế chip đột phá. Đây là lần đầu bà xuất hiện trở lại trước truyền thông kể từ năm 2019, sau khi Huawei bị Mỹ liệt vào danh sách thực thể.

Tại đó, bà Tingbo giới thiệu Định luật Mở rộng Tau, tuyên bố giúp chip Huawei đạt mật độ bóng bán dẫn tương đương tiến trình 1,4 nm vào năm 2031 mà không cần máy in thạch bản cực tím (EUV), vốn nằm ngoài tầm với do lệnh cấm của Mỹ. Theo Reuters, tham vọng này rất đáng chú ý vì năng lực sản xuất chip tiên tiến nhất của Trung Quốc hiện được ước tính khoảng 7 nm.

"Chúng tôi biết trước ngày này nhiều năm rồi, và đã có kế hoạch dự phòng", bà Tingbo nói năm 2019 khi Qualcomm, Xilinx, Intel, Broadcom đồng loạt ngừng cung cấp chip cho Huawei.

Theo SCMP, việc bà Tingbo âm thầm phát triển ở hậu trường đã trở thành biểu tượng cho cuộc chiến sinh tồn của Huawei. Sự xuất hiện trở lại báo hiệu sẽ có những chuyển biến tích cực về tương lai bán dẫn mà công ty đang theo đuổi.

Bà He Tingbo. Ảnh: Huawei

"Nữ hoàng chip" Trung Quốc

Bà Tingbo sinh năm 1969 tại tỉnh Hồ Nam, tốt nghiệp trung học năm 1987. Bà có bằng cử nhân kép về vật lý bán dẫn và kỹ thuật truyền thông, sau đó là bằng thạc sĩ tại Đại học Bưu điện và Viễn thông Bắc Kinh (BUPT) năm 1996. Cùng năm, bà gia nhập Huawei với tư cách kỹ sư phát triển, nghiên cứu, kiến trúc và chuỗi cung ứng trong bộ phận chip.

Năm 2003, nhà sáng lập Huawei Nhậm Chính Phi bổ nhiệm Tingbo làm người đứng đầu nhóm phát triển chip. Năm sau, bộ phận tách riêng thành công ty con, mang tên HiSilicon, còn bà trở thành chủ tịch. Trong hơn hai thập kỷ, bà đã biến mảng bán dẫn Huawei từ một nhóm nội bộ thành đơn vị thiết kế chip toàn diện.

Theo tiểu sử nghề nghiệp đăng trên trang IEEE ISCAS, Tingbo xây dựng năng lực bán dẫn Huawei với "danh mục sản phẩm rộng nhất trong ngành", phủ sóng từ lĩnh vực thiết kế SoC quy mô lớn, mạch tương tự và tín hiệu hỗn hợp tốc độ cao, thiết kế chip tần số vô tuyến, công nghệ nguồn, cảm biến và toàn bộ kiến trúc bộ xử lý.

Với loạt thành tựu đó, bà được ngành công nghiệp bán dẫn và truyền thông mệnh danh là "nữ hoàng chip Trung Quốc". Tháng 3/2018, bà có tên trong hội đồng quản trị Huawei và là một trong hai lãnh đạo nữ trong hội đồng 17 thành viên, cùng bà Mạnh Vãn Chu, Giám đốc tài chính Huawei.

Nỗ lực được đền đáp

Thời gian ngắn sau khi bị Mỹ liệt Huawei vào danh sách cấm tháng 5/2019, bà Tingbo bắt đầu thiết kế lại danh mục chip bằng cách sử dụng các phương pháp thay thế để không phụ thuộc vào công nghệ sản xuất của Mỹ. Trước đó, Huawei đã tích trữ "điên cuồng" chip và linh kiện, nhưng nguồn cung cuối cùng cũng cạn kiệt vào năm 2022, theo Nikkei Asia.

Trong thư gửi nhân viên năm 2019, bà nhắc đến "Kế hoạch B" được chuẩn bị từ trước đó, so sánh những gì sẽ diễn ra với việc dấn thân vào "cuộc đấu bi thảm và anh hùng nhất", "cuộc trường chinh về khoa học và công nghệ". Truyền thông phương Tây từng nhắc đến kế hoạch này với tên gọi "lốp dự phòng".

Trong nhiều năm, các nhà sản xuất bán dẫn chủ yếu dựa vào Định luật Moore, trong đó số lượng bóng bán dẫn (transistor) trên mỗi inch vuông vi xử lý sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 18-24 tháng. Huawei cho biết không thể tiếp tục dựa vào định luật này để tạo đột phá điện toán, vì chúng hiện đã rất nhỏ, đo bằng vài nguyên tử.

Theo Reuters, nhóm của Tingbo đã dành 6 năm phát triển phương pháp thiết kế mới, thậm chí sản xuất hàng loạt 381 chip bằng phương pháp này trước khi công bố kết quả trên sân khấu IEEE ISCAS 2026. Thông qua bài phát biểu "Con đường bán dẫn mới trong thực tiễn", bà nhớ lại những "ngày đen tối" sau lệnh cấm, thừa nhận đã trải qua giai đoạn vô cùng thất vọng và cảm thấy "không có lối thoát".

Tingbo cho biết, bước ngoặt trong suy nghĩ của bà đến từ Dujiangyan - hệ thống thủy lợi 2.000 năm tuổi ở tỉnh Tứ Xuyên, được xây dựng không cần máy móc hiện đại. Bà nhận ra lệnh trừng phạt không phải bức tường không thể vượt qua, mà đơn giản là "hạn chế về mặt kỹ thuật cần giải quyết". Công ty chip HiSilicon nỗ lực hơn và mang lại kết quả bất ngờ. Năm 2023, Huawei ra mắt Mate 60 Pro với chip Kirin 9000s hỗ trợ 5G tự sản xuất. Phân tích từ công ty nghiên cứu TechInsights cho thấy chip được SMIC sản xuất trên tiến trình 7 nm. Nghĩa là, Trung Quốc đã bắt đầu tự chủ mọi công đoạn trong sản xuất chip.

Kể từ đó, Huawei dần trở nên công khai hơn. "Thực ra, không cần lo lắng về vấn đề chip", ông Nhậm Chính Phi nói với People's Daily năm ngoái. "Bằng cách sử dụng các phương pháp như xếp chồng và phân cụm, hiệu năng tính toán của chúng tôi có thể sánh ngang với trình độ tiên tiến nhất hiện nay".

Sự thay đổi về chiến lược bán dẫn mà Tingbo dẫn đầu đã giúp Huawei ngày càng tự tin. Xu Zhijun, Chủ tịch luân phiên của Huawei, thậm chí cảm ơn Mỹ vì tạo ra áp lực. "Nếu không có sự thúc ép từ Mỹ, đất nước, doanh nghiệp lẫn ngành công nghiệp của chúng ta sẽ không bao giờ đảm nhận nhiệm vụ và có được thành tựu như thế", ông nói với truyền thông sau khi bà Tingbo công bố công nghệ chip mới. "Chúng ta phải cảm ơn Mỹ vì đã tạo điều kiện cho chuỗi cung ứng bán dẫn của quốc gia chúng ta thực sự phát triển".

Phản ứng trái chiều

Với toàn bộ ngành bán dẫn Trung Quốc, công bố của Huawei là bước ngoặt quan trọng. "Đó là ý tưởng thiết kế chip rất tiên tiến", Ding Jingfeng, Phó chủ tịch công nghệ của tập đoàn sản xuất chip Tongfu Microelectronics, phát biểu tại một diễn đàn bán dẫn cuối tháng trước. "Ít nhất, về khả năng thiết kế chip, Huawei đang dẫn đầu thế giới. Thiết kế 3D chỉ mới bắt đầu. Tương lai sẽ phức tạp hơn, trở thành nhiều kiến trúc và hình thức sản phẩm hơn dựa trên ứng dụng cụ thể".

"Cách tiếp cận của Huawei khiến mọi thứ khó có thể sao chép, ít nhất trong 5 năm tới", nhà phân tích Phelix Lee của Morningstar nhận xét.

"Nvidia có lẽ là công ty lo ngại nhất", He Hui, Giám đốc nghiên cứu bán dẫn tại Omdia, viết trên blog. "Sau khi đã mất một nửa thị phần tại Trung Quốc, Nvidia hiện đối mặt với thực tế mới, khi hiệu năng chip nội địa gần như thu hẹp khoảng cách với H200".

CEO Nvidia Jensen Huang cũng đánh giá kiến trúc mới mà Huawei đang theo đuổi là "bước đột phá". Tuy nhiên, ông cho rằng nó không gây ra mối đe dọa tức thời nào đối với công ty cũng như vị thế thống trị sản xuất của TSMC - đối tác gia công chip chính của Nvidia.

Laila Khawaja, nhà phân tích của Gavekal Research, xem thông báo mới như tín hiệu chiến lược được tính toán kỹ lưỡng. "Huawei đang đưa ra cho các chính phủ và công ty nước ngoài sự lựa chọn: hợp tác và chia sẻ lợi ích tiềm năng từ công nghệ mới hay đối mặt với nguy cơ bị một hệ sinh thái Trung Quốc thay thế hoặc làm suy yếu ở cả thị trường nội địa lẫn toàn cầu về lâu dài", Khawaja nói.

Tuy nhiên, câu hỏi then chốt vẫn còn: Liệu Huawei có thể thực sự tách rời khỏi công nghệ in thạch bản EUV hay không?

"Huawei đang tận dụng những đổi mới trong thiết kế và đóng gói nhằm đạt một số lợi ích trên công nghệ cũ", Brady Wang, Phó chủ tịch công ty nghiên cứu Counterpoint Research, nhận xét. "Phương pháp này chủ yếu mở rộng khả năng ứng dụng của máy in thạch bản cực tím sâu (DUV) cũ, nhưng vẫn còn khoảng cách đáng kể về hiệu suất năng lượng, hiệu năng, tốc độ và năng suất sản xuất so với hệ thống EUV".

Việc chuyển đổi công nghệ 1,4 nm từ lý thuyết sang sản phẩm thương mại được đánh giá sẽ phải vượt qua vô số điểm nghẽn trong chuỗi cung ứng. Theo công ty nghiên cứu bán dẫn ICwise tại Thượng Hải, việc gấp các mạch thành nhiều lớp hoạt động khiến mật độ nhiệt tăng lên gấp 5-10 lần, nghĩa là chip có thể rất nóng khi hoạt động.

Hơn nữa, việc chuyển đổi phương pháp từ 2D sang 3D đòi hỏi công cụ thiết kế chip chuyên dụng, vốn là yếu tố hạn chế tại Trung Quốc. Một số công ty nội địa tập trung cho giải pháp này, chẳng hạn Empyrean Technology tuần trước cho biết đã phát triển hệ thống tạo mạch tích hợp 3D với mục tiêu trở thành "phương tiện quan trọng để hiện thực hóa Định luật Mở rộng Tau", nhưng chưa công bố chiến lược cụ thể.

Sản xuất cũng là một vấn đề khác. Theo ICwise, việc đạt tỷ lệ sản lượng khả thi về mặt thương mại khi xếp chồng ba bốn lớp hoạt tính vẫn là nhiệm vụ cực kỳ khó khăn.

Mọi thứ dự kiến được Huawei chứng minh vào mùa thu năm nay, khi phiên bản thương mại đầu tiên của chip ứng dụng Định luật Mở rộng Tau sẽ xuất hiện. Gọi là LogicFolding, kiến trúc chip này dự kiến có mặt bên trong bộ vi xử lý Kirin cho smartphone.

Đối với đội ngũ chip của Huawei dưới sự dẫn dắt của He Tingbo, "lốp dự phòng" mà họ bắt đầu chế tạo từ nhiều năm trước giờ đây đang giúp công ty tiếp tục phát triển. "Chúng tôi không chỉ mở đường, mà còn xây dựng cả đường cao tốc", bà nói với People's Daily sau khi công nghệ mới được công bố.

Bảo Lâm tổng hợp