Khủng hoảng chip toàn cầu đã ảnh hưởng đến dây chuyền sản xuất lẫn chuỗi cung ứng trên khắp các lĩnh vực, từ ôtô cho đến máy chơi game, máy tính, điện thoại. Tuy nhiên, thách thức mà ngành công nghiệp bán dẫn đang phải đối mặt không chỉ là tình trạng thiếu chip, mà còn cả về sức mạnh xử lý.
Trong nhiều thập kỷ, hiệu suất của bộ vi xử lý luôn được cải thiện hàng năm và các hãng điện tử cũng thường "khoe" sức mạnh của chip mới mỗi khi công bố sản phẩm. Tuy nhiên, không ít nhà sản xuất cho biết họ có kế hoạch vẫn dùng chip của năm nay, hoặc thậm chí ra mắt năm ngoái cho sản phẩm năm sau.
Theo Telegraph, công nghệ chip chững lại có thể báo hiệu dấu chấm hết cho Định luật Moore.
Cấu trúc hình xoắn ốc của dây quang có độ mỏng vài nanomet bên trong một chip silicon. Ảnh: PA
Tầm quan trọng của Định luật Moore
Năm 1965, nhà đồng sáng lập hãng Intel là Gordon Moore đăng bài viết dự báo số bóng bán dẫn (transistor) trên mạch tích hợp sẽ tăng gấp đôi theo chu kỳ 18 tháng. Phát hiện này trở thành nền móng cho một dự báo khác: việc nhân đôi số bóng bán dẫn đồng nghĩa với việc tăng gấp đôi hiệu suất của CPU theo chu kỳ tương tự.
Từ đó, Định luật Moore ra đời và đã chứng minh sự đúng đắn trong hơn 50 năm qua. Định luật được đánh giá là bước ngoặt trong ngành công nghệ điện tử, tạo động lực phát triển cho nhiều lĩnh vực, từ kinh tế, sản xuất, dịch vụ... tới công nghiệp, truyền thông, mở đường cho nhiều lĩnh vực kinh doanh mới ra đời như thương mại điện tử, mạng xã hội và thiết bị di động.
Theo Giáo sư Erica Fuchs tại Đại học Carnegie Mellon ở Pittsburgh, Định luật Moore và những phát minh được tạo ra từ đó đã đóng góp tới một nửa cho tăng trưởng kinh tế ở Mỹ và thế giới. Giáo sư David Jorgensen của Đại học Harvard còn đánh giá cao hơn với 70%. Tuy nhiên, cuộc khủng hoảng chip thời gian qua có thể là nguy cơ khiến Định luật không còn đúng trong tương lai.
Rào cản vật lý
Những năm qua, các nhà sản xuất vi mạch luôn tìm cách thu nhỏ bóng bán dẫn đến kích thước được cho là "không tưởng". Các tiến bộ kỹ thuật đã giúp bộ xử lý ngày càng nhanh và mạnh hơn, thách thức những dự đoán trước đó rằng Định luật Moore sắp đi đến giới hạn. Nhưng với cuộc khủng hoảng chip trước mắt, vấn đề có thể đến sớm hơn.
Cách đây khoảng một thập kỷ, thị trường có hàng chục nhà sản xuất vi mạch tiên tiến, nhưng hiện chỉ còn một số công ty đáng chú ý. Trong đó, TSMC và Samsung đang đạt bước tiến lớn nhất với chip 5 nm. Dù vậy, những công ty này được đánh giá khó có thể đạt tiến bộ lớn hơn nữa trong tương lai vì rào cản vật lý.
"Chúng ta đang gặp phải những giới hạn đi ngược lại quy luật vật lý. Bạn có thể đạt kích thước vật chất nhỏ dần theo thời gian, nhưng sẽ phải dừng chân ở mức nguyên tử của vật chất - thứ không thể phân chia được nữa", Wayne Lam, nhà phân tích tại CCS Insight, nhận xét.
Giáo sư John Van Reenen của Đại học London cũng cho rằng Định luật Moore vẫn đúng trong thời gian qua nhờ sự cố gắng của doanh nghiệp bán dẫn. "Định luật Moore không giống như một quy luật tự nhiên. Nó xuất phát từ Intel. Intel và các công ty khác đã đổ rất nhiều tiền để nghiên cứu và cải tiến liên tục. Sẽ rất khó khăn để duy trì điều đó", Reenen nói.
Cũng theo các chuyên gia, trong phần lớn thời gian tồn tại của Định luật Moore, chi phí cho mỗi bóng bán dẫn giảm xuống nhờ quá trình sản xuất hiệu quả hơn. Nhưng vài năm gần đây, chi phí có dấu hiệu tăng lên, nghĩa là đã đến lúc những cải tiến về hiệu suất không xứng với giá bán của chúng.
Các nhà sản xuất thời gian qua đã lên kế hoạch ngăn sự kết thúc của Định luật Moore. Đầu tháng này, Intel tiết lộ quy trình chip mới, trong đó "xếp chồng" bóng bán dẫn, tức biến chip thiết kế dạng 2D thành chip 3D, giúp tăng 50% sức mạnh xử lý. Samsung và IBM ra thông báo tương tự với chip mới có thể giảm điện năng tiêu thụ tới 85%, giúp smartphone có tuổi thọ pin một tuần thay vì một ngày như hiện tại.
Theo nguồn tin từ chuỗi cung ứng, các công ty sản xuất vi mạch đang đặt cược rằng nhu cầu cải tiến hiệu suất chip sẽ tiếp tục duy trì. Pat Gelsinger, CEO Intel, hồi tháng 6 cho biết sẽ đầu tư hàng chục tỷ USD cho nhà máy sản xuất cùng một số trung tâm R&D. TSMC cũng có kế hoạch chi 100 tỷ USD cho nghiên cứu và sản xuất ba năm tới.
"Dù vậy, ngay cả khi làm mọi thứ, Định luật Moore cũng chỉ có thể tồn tại thời gian ngắn trong tương lai, có thể là 10 hoặc 12 năm. Cuối cùng, nó sẽ phải kết thúc", Lam dự đoán.
Bảo Lâm (theo Telegraph)