Có đúng chip càng nhỏ sẽ càng cao cấp?

[SkylerNew]

Trong nhiều năm qua, người ta tin vẫn rằng thông số nanomet càng nhỏ thì chip càng cao cấp, khó chế tạo và tốn kém hơn. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn mới đang được các nhà sản xuất đặt ra cho riêng mình.

Các nhà sản xuất chất bán dẫn cho điện thoại thông minh, TV và các thiết bị điện tử luôn thích khoe “sức mạnh” các linh kiện của mình. Họ tự hào rằng con chip họ đang sở hữu có thể thực hiện mọi chức năng phức tạp nhất, với kích thước ngày một nhỏ gọn hơn.

Cuộc chạy đua này đang báo trước những bước đột phá lớn trong tốc độ xử lý cũng như mức tiêu thụ năng lượng của từng con chip, qua đó giúp các nhà sản xuất thu về nhiều hợp đồng “béo bở’’.

Tuy nhiên, cuộc chiến giành lấy vị trí thống lĩnh ngành công nghiệp chất bán dẫn dường như đang tồn đọng một vài suy nghĩ lệch lạc, theo WSJ. Trong nhiều năm qua, người ta tin vẫn rằng thông số nanomet (chiều rộng giữa các bóng bán dẫn trên chip) càng nhỏ thì chip càng cao cấp, khó chế tạo và tốn kém hơn. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn mới đang được các nhà sản xuất đặt ra cho riêng mình.

Mới đây, Samsung Electronics vừa tổ chức lễ xuất xưởng chip bán dẫn 3 nanomet (nm) đầu tiên trên thế giới, qua đó đánh dấu cột mốc quan trọng trong cuộc đua chế tạo chip tiên tiến nhất hiện nay.

Sự đột phá này được cho là diễn ra nhanh hơn so với đối thủ TSMC của Đài Loan (Trung Quốc), dự kiến mang lại cho Samsung nhiều khách hàng vốn đang tìm kiếm những sản phẩm chip mạnh, nhanh và hiệu quả.

Nhà máy sản xuất chip của Samsung

Tuy nhiên, trong khi các giám đốc điều hành Samsung đang bận ăn mừng khoảnh khắc lịch sử này, TSMC và tập đoàn chất bán dẫn Intel lại không muốn bị “lép vế’’. “Làm ơn đừng tập trung vào con số 3’’, Jui-Lin Yang , Giám đốc tư vấn tại một trung tâm nghiên cứu có quan hệ chặt chẽ với TSMC nhận định.

Theo ông Willy Shih, giáo sư thuộc đại học Harvard, vẫn chưa rõ liệu chip 3 nanomet của Samsung có tốt hơn chip 4 nanomet của TSMC hay không nếu chỉ dựa trên các tuyên bố về nanomet. Các yếu tố khác như hiệu suất máy tính và mức tiêu thụ điện năng sẽ cần được so sánh để đưa ra kết luận.

Đáp lại, phía Samsung từ chối bình luận và so sánh các sản phẩm của mình với TSMC. Công ty cho biết con chip mới nhất của họ đã được cải tiến rất nhiều so với các sản phẩm trước đó vốn sử dụng công nghệ xử lý 5 nanomet.

Ngành công nghiệp bán dẫn trước nay đã tuân theo các định nghĩa đo lường chung, cụ thể là Định luật Moore. Họ dự đoán rằng số lượng bóng bán dẫn trên một con chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi năm, sau đó điều chỉnh thành khoảng 2 năm 1 lần. Các đột phá về kích cỡ chip đã giúp kích thước những chiếc máy tính xách tay, tủ lạnh và điện thoại thông minh trở nên nhỏ gọn.

Do mức độ cạnh tranh khắc nghiệt, số lượng các công ty theo đuổi loại chip tiên tiến nhất đã giảm từ hàng chục xuống chỉ còn 3: TSMC, Samsung và Intel. Chính điều này đã tạo động lực giúp 3 gã khổng lồ chạy đua để chiếm lĩnh vị trí số 1 thị trường.

Ông Pat Gelsinger, Giám đốc điều hành Intel

Tuy nhiên, khi số nanomet dần tiến về 0, quy chuẩn trong việc đặt tên cho một con chip dần trở nên “lỏng lẻo’’. Theo WSJ, Intel đã tụt lại phía sau TSMC và Samsung trong các cải tiến về công nghệ. Hồi năm ngoái, tập đoàn này đã đổi tên con chip 10 nanomet thành “Intel 7.”. Giám đốc điều hành Pat Gelsinger khi đó thừa nhận các công ty sản xuất chip không còn “đề cập đến bất kỳ phép đo nanomet cụ thể nào nữa”.

Trước đó, hồi năm 2015, ngành công nghiệp chip đã chứng kiến một cuộc khủng hoảng nanomet. Điều này khiến không ai còn quan tâm đến kích cỡ của một con chip bán dẫn tiêu chuẩn nữa.

Apple, trong quá trình sản xuất dòng iPhone 6S, đã thuê cả TSMC và Samsung sản xuất chip, về cơ bản là bộ não của chiếc điện thoại thông minh. Samsung sau đó đã cung cấp cho Apple loại chip 14 nanomet; trong khi TSMC cung cấp những con chip 16 nanomet. Sau khi iPhone 6s được ra mắt, các chuyên gia công nghệ đã cùng kiểm tra hiệu suất hoạt động và kết luận rằng, chiếc iPhone sử dụng chip của TSMC hoạt động tốt hơn một chút so với Samsung, ít nóng hơn và hiệu suất pin tốt hơn. Chính vì vậy, Apple cho đến nay, vẫn đang “bắt tay’’ TSMC để đặt hàng chip nhớ cho chiếc iPhone của mình.

Theo Genk​

 

[caothudeche]

Thực sự bài viết chưa thể giải quyết được câu hỏi "Có đúng chip càng nhỏ sẽ càng cao cấp?"
Trước tiên ở đây là ta phải làm rõ với nhau là đi so sánh giữa 2 con chip cùng một thiết kế, chỉ khác nhau về công nghệ sản xuất (ví dụ như Apple A9 14nm vs 16nm) như trên.
Vậy con nào cao cấp hơn? Con có công nghệ hiện đại hơn là cao cấp hơn là rõ rồi, theo cách hiểu thông thường của con người cứ mới hơn, ra sau, hiện đại.
Câu hỏi chính xác phải là là con nào tốt hơn? Chỉ có kết quả thực tế mới chứng minh được như chính ví dụ về Apple A9. Vì sao lại sảy ra việc như vậy?
Chung quy lại thì tất cả đều phải tuân theo các quy luật vật lý về điện, nhiệt, nếu công nghệ khắc chip không tính toán đúng có thể gây ra tác hại ngược.
Để dễ hiểu hơn thì ta nên quay lại lịch sử (nó hơi kỹ thuật 1 chút):
- Ví dụ từ thời 32nm, thì con số này nó là khoảng cách giữa cực nguồn (S) và cực máng (D) của bóng bán dẫn, trong thế giới CHIP thì đây là một khoảng cách lớn. Trạng thái 0, 1 của bóng bán dẫn (planar) thực chất là sự truyền điện giữa 2 cực này được điều khiển bởi cực cổng (G). Và sự truyền điện này nó giống như truyền dẫn thông thường thôi, truyền xa điện áp phải cao, dây phải to, phải tốt không thì dẫn tới hao hụt điện áp, điện áp cứ lơ lửng ở giữa. => Y/c kích thước của planar cũng phải lớn hơn => mật độ planar trên 1 diện tích nhỏ hơn => Nếu muốn chip mạnh nhiều bóng bán dẫn hơn thì nó phải to hơn. Đồng thời do sử dụng điện áp cao hơn nên tốn điện hơn và nóng hơn.
- Từ khi công nghệ 20nm ra đời, còn gọi là công nghệ FinFET, nó xây dựng cấu trúc bóng bán dẫn theo chiều 3D từ đó giúp giảm được khoảng cách S-D, nâng cao hiệu suất, giảm nhiệt độ, nâng cao mật độ tích hợp => chip có thể nhỏ hơn.
Và lúc này chúng ta lưu ý rằng các con số 20nm, 16nm... 4nm, 3nm nó không còn là khoảng cách của S-D nữa, cũng không phải là kích thước của bóng bán dẫn. Nó chỉ là công nghệ khắc chip nói lên rằng tôi có thể khắc được nhỏ tới mức nào, mang yếu tố marketing là chính.

- Tới đây các bạn chưa thấy công nghệ khắc chip nhỏ hơn có thể không tốt hơn ở chỗ nào? Chúng ta xét đến hiện tượng vật lý khác đó là phóng điện. Sét là phóng điện, tụ điện hoạt động trên cơ chế phón điện, nhưng đương nhiên nó phụ thuộc vào mức chênh lệch điện áp, khoảng cách và đặc tính môi trường ở giữa. Cấu trúc của bóng bán dẫn nó cũng na ná như vậy, với các công nghệ khắc chip nhỏ hơn đồng nghĩa khoảng cách của S-D nhỏ hơn => dễ bị rò rỉ điện hơn thì chip hoạt động không ổn định, hiệu suất kém, hoặc không thay đổi khoảng cách S-D thì có thể phải giảm kích thước điện cực 2 đầu => nó truyền điện kém hơn thì nóng hơn.
Bởi vậy để giảm được kích thước chip không hề đơn giản, các công nghệ sản xuất phải tính toán rất kỹ, và kiểm thử rất nhiều. Chứ không đơn thuần là khoe công nghệ như Jui-Lin Yang nói "Làm ơn đừng tập trung vào con số 3’’.
Để đánh giá một con chip phải dựa vào nhiều yếu tố, và tốt nhất vẫn là lắng nghe đánh giá thực tế.