TSMC, công ty sản xuất hơn 90% chip bán dẫn tiên tiến trên thế giới, cung cấp năng lượng cho mọi thứ, từ điện thoại thông minh và ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) đến vũ khí, sẽ xây dựng hai cơ sở đóng gói tiên tiến mới tại Arizona, trong số những cơ sở khác.
Sau đây là mọi thông tin bạn cần biết về công nghệ đóng gói tiên tiến, công nghệ đã chứng kiến nhu cầu tăng theo cấp số nhân cùng với cơn sốt AI toàn cầu, và điều đó có ý nghĩa gì đối với cuộc đấu tranh giành quyền thống trị AI giữa Hoa Kỳ và Trung Quốc.
Mặc dù hai nước đã tuyên bố tạm thời ngừng áp thuế quan ba chữ số gây gián đoạn trong 90 ngày, nhưng mối quan hệ vẫn căng thẳng do vẫn đang bất hòa về các hạn chế đối với chip do Hoa Kỳ áp đặt và các vấn đề khác.
Đóng gói tiên tiến là gì?
Tháng trước tại Computex, một triển lãm thương mại thường niên ở Đài Bắc đã trở thành tâm điểm chú ý vì sự bùng nổ của AI, CEO của hãng sản xuất chip Nvidia, Jensen Huang, đã nói với các phóng viên rằng "tầm quan trọng của đóng gói tiên tiến đối với AI là rất cao", tuyên bố rằng "không ai thúc đẩy đóng gói tiên tiến mạnh mẽ hơn tôi".
Đóng gói chip thường đề cập đến một trong những quy trình sản xuất chip bán dẫn, có nghĩa là niêm phong một con chip bên trong một vỏ bảo vệ và gắn nó vào bo mạch chủ đi vào thiết bị điện tử.
Cụ thể, đóng gói tiên tiến đề cập đến các kỹ thuật cho phép nhiều chip hơn — chẳng hạn như bộ xử lý đồ họa (GPU), bộ xử lý trung tâm (CPU) hoặc bộ nhớ băng thông cao (HBM) — được đặt gần nhau hơn, dẫn đến hiệu suất tổng thể tốt hơn, truyền dữ liệu nhanh hơn và mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn.
Hãy coi những con chip này như các phòng ban khác nhau trong một công ty. Các phòng ban này càng gần nhau thì mọi người càng dễ dàng và mất ít thời gian hơn để di chuyển giữa các phòng ban và trao đổi ý tưởng, đồng thời hoạt động càng hiệu quả.
"Bạn đang cố gắng đặt các con chip càng gần nhau càng tốt và bạn cũng đang đưa ra các giải pháp khác nhau để kết nối giữa các con chip rất dễ dàng", Dan Nystedt, phó chủ tịch của công ty đầu tư tư nhân có trụ sở tại Châu Á TrioOrient, cho biết.
Theo một cách nào đó, đóng gói tiên tiến duy trì Định luật Moore, ý tưởng cho rằng số lượng bóng bán dẫn trên vi mạch sẽ tăng gấp đôi sau mỗi hai năm, vì những đột phá trong quy trình chế tạo chip ngày càng tốn kém và khó khăn hơn.
Mặc dù có nhiều loại công nghệ đóng gói tiên tiến, CoWoS, viết tắt của Chips-on-Wafer-on-Substrate và được TSMC phát minh, có thể được coi là công nghệ nổi tiếng nhất đã được chú ý kể từ khi ChatGPT của OpenAI ra mắt, công nghệ đã làm bùng nổ cơn sốt AI.
Công nghệ này thậm chí đã trở thành cái tên quen thuộc ở Đài Loan, khiến Lisa Su, CEO của Advanced Micro Devices (AMD), phải nói rằng hòn đảo này là "nơi duy nhất bạn có thể nói CoWoS và mọi người đều hiểu".
Điều gì làm cho công nghệ đóng gói chip tiên tiến của TSMC trở nên mạnh mẽ:
CoWoS, hay Chip-on-Wafer-on-Substrate, là một trong những cách đóng gói chip tiên tiến nhất của TSMC. Nó cho phép nhiều chip hoạt động chặt chẽ với nhau như một, giúp toàn bộ hệ thống nhanh hơn và hiệu quả hơn trong khi sử dụng ít năng lượng hơn. Đây là cách thức hoạt động của nó.
Tại sao đóng gói tiên tiến lại quan trọng đến vậy?
Đóng gói tiên tiến đã trở thành một vấn đề lớn trong thế giới công nghệ vì nó đảm bảo các ứng dụng AI, đòi hỏi nhiều tính toán phức tạp, chạy mà không bị chậm trễ hoặc trục trặc.
CoWoS là yếu tố không thể thiếu để sản xuất bộ xử lý AI, chẳng hạn như GPU do Nvidia và AMD sản xuất được sử dụng trong máy chủ AI hoặc trung tâm dữ liệu. "Bạn có thể gọi đó là quy trình đóng gói Nvidia nếu bạn muốn. Hầu như bất kỳ ai sản xuất chip AI đều đang sử dụng quy trình CoWoS", Nystedt cho biết. Đó là lý do tại sao nhu cầu về công nghệ CoWoS tăng vọt. Do đó, TSMC đang phải vật lộn để tăng công suất sản xuất.
Trong chuyến thăm Đài Loan vào tháng 1, Huang nói với các phóng viên rằng lượng công suất đóng gói tiên tiến hiện có "có lẽ gấp bốn lần" so với hai năm trước. "Công nghệ đóng gói rất quan trọng đối với tương lai của điện toán", ông nói. "Bây giờ chúng ta cần có quy trình đóng gói tiên tiến rất phức tạp để ghép nhiều chip lại với nhau thành một chip khổng lồ".
Lợi ích của công nghệ này đối với Hoa Kỳ là gì?
Nếu chế tạo tiên tiến là một phần của câu đố về sản xuất chip, thì đóng gói tiên tiến là một phần khác.
Các nhà phân tích cho biết việc có cả hai phần của câu đố đó ở Arizona có nghĩa là Hoa Kỳ sẽ có một "cửa hàng một cửa" cho sản xuất chip và vị thế được củng cố cho kho vũ khí AI của mình, mang lại lợi ích cho Apple, Nvidia, AMD, Qualcomm và Broadcom, một số khách hàng hàng đầu của TSMC.
"Nó đảm bảo rằng Hoa Kỳ có chuỗi cung ứng hoàn chỉnh từ sản xuất tiên tiến đến đóng gói tiên tiến, điều này sẽ mang lại lợi ích cho khả năng cạnh tranh của Hoa Kỳ trong lĩnh vực chip AI", Eric Chen, một nhà phân tích của công ty nghiên cứu thị trường Digitimes Research,cho biết.
Mọi người tham dự Computex 2025 tại Đài Bắc vào tháng 5
Vì các công nghệ đóng gói tiên tiến quan trọng đối với AI hiện chỉ được sản xuất tại Đài Loan, nên việc có công nghệ này ở Arizona cũng làm giảm rủi ro tiềm ẩn trong chuỗi cung ứng. "Thay vì để tất cả trứng trong một giỏ, CoWoS sẽ có mặt tại Đài Loan và Hoa Kỳ, và điều đó khiến bạn cảm thấy an toàn và bảo mật hơn", Nystedt cho biết.
CoWoS được phát minh như thế nào?
Mặc dù CoWoS mới có thời điểm của mình gần đây, nhưng công nghệ này thực sự đã tồn tại ít nhất 15 năm.
Đây là đứa con tinh thần của một nhóm kỹ sư do Chiang Shang-yi đứng đầu, người đã phục vụ hai nhiệm kỳ tại TSMC và nghỉ hưu khỏi công ty với tư cách là đồng giám đốc điều hành.
Chiang lần đầu tiên đề xuất phát triển công nghệ này vào năm 2009 nhằm cố gắng đưa nhiều bóng bán dẫn hơn vào chip và giải quyết tình trạng tắc nghẽn về hiệu suất. Nhưng khi công nghệ này được phát triển, rất ít công ty áp dụng công nghệ này vì chi phí cao liên quan đến nó.
“Tôi chỉ có một khách hàng… Tôi thực sự trở thành trò cười (trong công ty), và có rất nhiều áp lực đè nặng lên tôi”, ông nhớ lại trong một dự án lịch sử truyền miệng năm 2022 được ghi lại cho Bảo tàng Lịch sử Máy tính ở Mountain View, California. Nhưng sự bùng nổ của AI đã xoay chuyển CoWoS, biến nó thành một trong những công nghệ phổ biến nhất. “Kết quả vượt quá mong đợi ban đầu của chúng tôi”, Chiang cho biết.
Trong chuỗi cung ứng chất bán dẫn toàn cầu, các công ty chuyên về dịch vụ đóng gói và thử nghiệm được gọi là các công ty lắp ráp và thử nghiệm chất bán dẫn thuê ngoài (OSAT).
Ngoài TSMC, Samsung của Hàn Quốc và Intel của Mỹ, cũng như các công ty OSAT bao gồm Tập đoàn JCET của Trung Quốc, Amkor của Mỹ và Tập đoàn ASE của Đài Loan và SPIL đều là những công ty chủ chốt trong các công nghệ đóng gói tiên tiến.