KẾ SÁCH ĐÁNH BẠI MỸ CỦA TRUNG QUỐC TRONG CUỘC ĐUA CÔNG NGHỆ

Đánh giá tính khả khi và bài học từ lịch sử...

Gần đây, hai nhà nghiên cứu Lý Thư Thâm và Lâu Tuấn Vĩ đã viết một bài “hiến kế” cho chính phủ Trung Quốc về chiến lược để có thể vượt mặt Mỹ trong ngành bán dẫn. Bài viết của hai tác giả được đăng trên mạng xã hội We Chat và được Bloomberg trích dẫn lại một cách sơ xài.

Mình sẽ đào sâu hơn một chút về vấn đề mà hai ông này nêu ra.

Ý tưởng chủ chốt của bài viết này, là việc thu nhỏ các bóng bán dẫn để tối đa hóa năng lực tính toán trên mỗi con chip đã dần đạt đến cực hạn và định luật Moore sắp không còn đúng. Đúng như vậy. Năm ngoái, công ty sản xuất chip hàng đầu thế giới TSMC đã bắt đầu sản xuất hàng loạt các con chip tiến trình 3nm và đang tiếp tục phát triển thế hệ chip 2nm. Thế nhưng các rào cản về vật lý đang khiến quá trình phát triển các tiến trình thấp hơn trở nên cực kỳ thách thức.

Một nguyên tử silicon có kích thước 0.11nm, còn germanium có kích thước 0.21nm, dẫn đến việc một bóng bán dẫn có kích thước 2nm sẽ có khoảng 10 – 20 nguyên tử nằm theo chiều ngang. Với một kích thước nhỏ như vậy, rất khó để có thể kiểm soát dòng điện chạy qua bóng bán dẫn, do những ảnh hưởng vật lý ở cấp độ lượng tử.

Nói về định luật Moore, thực ra, đây không phải là định luật, theo kiểu định luật vật lý mà mọi thứ phải tuân theo. Bản thân nó chỉ là một quan sát (observation) của Gordon Earle Moore trong quá trình nghiên cứu và phát triển mạch tích hợp tại công ty do ông đồng sáng lập Fairchild Semiconductor. Ngay cả Moore cũng không nghĩ quy luật “số bóng bán dẫn sẽ tăng gấp đôi sau hai năm” sẽ duy trì lâu đến như vậy.

Kể cả như vậy, thì những rào cản vật lý là có thật. Và các kỹ sư hiện đang tạm thời lách qua những rào cản này bằng cách ghép 2 con chip thông thường lại, hoặc có thể xếp chồng chúng lên nhau. Về cơ bản thì khi ghép lại như vậy, chúng vẫn được tính là 1 con chip :)))

Tuy nhiên, hai học giả của Trung Quốc cho rằng, đó chính là lý do vì sao mà Trung Quốc không nên tiếp tục chạy theo Mỹ trong các công nghệ và chuỗi cung ứng mà Mỹ đã kiểm soát chặt chẽ hiện nay nữa. Thay vào đó, Trung Quốc nên nghiên cứu một công nghệ hoàn toàn mới, và thiết lập chuỗi cung ứng của riêng mình, mà trong đó Trung Quốc có thể thiết lập những “nút cổ chai” do họ kiểm soát.

Đây là một chiến lược hợp lý, nhưng nói thì dễ hơn làm. Trước tiên, nói về mặt hợp lý, Liên Xô là một bài học nhãn tiền về việc bắt chước, chạy theo Mỹ.

Quay trở lại thập niên 1950, Liên Xô bắt đầu hoạt động nghiên cứu cơ bản về chất bán dẫn cùng lúc với Mỹ. Đánh giá một cách khách quan, những hiểu biết về vật lý bán dẫn của các nhà khoa học không hề kém cạnh so với các nhà khoa học Mỹ. Chính quyền Liên Xô lúc bấy giờ, mà dẫn đầu là Bí thư thứ nhất - Chủ tịch Hội đồng bộ trưởng Liên Xô, Nikita Khrushchev, đã nhiệt liệt ủng hộ quá trình nghiên cứu và phát triển bán dẫn của nước này. Thậm chí, Khrushchev còn chấp thuận phê duyệt cho xây dựng một thành phố bán dẫn, có tên Zelenograd ở ngoại ô Moscow, nơi tập trung các cơ sở nghiên cứu, sản xuất và đào tạo, cũng như mọi cơ sở vật chất cần thiết để các nhà khoa học có thể sinh sống và làm việc ở đây.

Nikita Sergeyevich Khrushchev

Liên Xô cũng tận dụng được nguồn tri thức của Mỹ, khi Mỹ chấp nhận cho Liên Xô cử nhiều sinh viên sang theo học ngành bán dẫn. Theo một báo cáo của CIA, cơ quan đã liên tục theo dõi và phân tích các mẫu mạch tích hợp của Liên Xô trong nhiều năm, vào năm 1959, đánh giá rằng, công nghệ bán dẫn của Liên Xô chỉ theo sau Mỹ từ 2 đến 4 năm về chất lượng và số lượng bóng bán dẫn.

Tuy nhiên, Alexander Shokin, vị quan chức phụ trách ngành vi mạch điện tử của Liên Xô lại chỉ đạo các nhà khoa học, đơn thuần là sao chép các mẫu mạch tích hợp của Mỹ. Việc tập trung chạy theo sao chép công nghệ Mỹ đã khiến cho ngành bán dẫn của Liên Xô, từ chỗ chỉ thua kém vài năm, đã thất bại hoàn toàn trước tốc độ phát triển chip của Mỹ.

Vậy thì làm khó ở chỗ nào? Từ ví dụ của Mỹ và Liên Xô, có thể thấy rõ, những phát  triển đột phá của ngành bán dẫn đều xuất phát từ những nghiên cứu cơ bản. Đầu tiên, có thể kể đến giả thuyết “van chất rắn” của William Shockley, nhà vật lý lý thuyết đã đạt giải Nobel cho phát minh ra bóng bán dẫn của mình. Cuốn sách “Electron và Holes in Semiconductors” của Shockley cũng được coi là cuốn kinh thánh của ngành, mà mọi sinh viên học ngành bán dẫn của Liên Xô đều phải đọc.

Sau Shockley, là hàng loạt những phát triển sau đó của ngành chip đều dựa trên vô số những nghiên cứu, thử nghiệm đòi hỏi những kiến thức vật lý cơ bản của Bell Labs, Fairchild Semiconductor và Texas Instruments. Có thể nói không ngoa rằng, toàn bộ quy trình sản xuất chip ngày nay, đều được phát triển tại Texas Instruments qua hàng trăm ngàn nghiên cứu, thử nghiệm của các nhà khoa học, hóa học và kỹ sư của công ty này. Chỉ sau khi TI xác định được một quy trình cần thiết để sản xuất một mạch tích hợp, họ mới tìm kiếm các nhà cung cấp có thể đáp ứng các thành phần trong quy trình đó, nếu ở Mỹ không có, thì họ tìm ở nước ngoài, nếu không ai làm được, họ sẽ tìm cách tự làm.

Tóm lại, vấn đề đầu tiên của việc nghiên cứu một công nghệ bán dẫn hoàn toàn mới so với những gì có hiện tại, là những chuyên gia, nhà nghiên cứu vật lý cơ bản, đặc biệt là vật lý bán dẫn. Trong khi đó, như Lý Thư Thâm và Lâu Tuấn Vĩ đã chỉ ra trong bài viết của họ, là Trung Quốc đang thiếu trầm trọng đội ngũ này.

Mặt khác, mặc dù trong những năm qua, Trung Quốc đã chi rất nhiều tiền cho ngành bán dẫn nói chung, nhưng phần lớn nỗ lực của Trung Quốc đều tập trung vào việc nội địa hóa các thiết bị sản xuất chip mà phương Tây đã thành thạo từ lâu. Việc không khác gì chạy theo và cố gắng sao chép lại công nghệ Mỹ mà Liên Xô đã làm trước đây. Ngược lại, vốn đầu tư cho hoạt động nghiên cứu bán dẫn cơ bản lại rất ít. Hai tác giả đánh giá tổng ngân sách đầu tư cho hoạt động nghiên cứu và phát triển bán dẫn của Trung Quốc, bằng chưa đến 5% của Mỹ.

Quay lại giai đoạn đầu của kỷ nguyên bán dẫn, phải mất 2 năm để các nhà khoa học có thể hiện thực hóa về lý thuyết vật lý bán dẫn của Shockley và 10 năm sau đó, mới có bắt đầu phát triển các bóng bán dẫn khắc trên tấm vật liệu bán dẫn như ngày nay. Nếu Trung Quốc thực sự muốn phát triển một loại công nghệ bán dẫn hoàn toàn mới, chúng ta có thể kỳ vọng một khoảng thời gian tương tự.

Hoạt động nghiên cứu cơ bản, cần lượng vốn đầu tư rất lớn để có thể khả thi, nhưng điều đó không đồng nghĩa với việc cứ đổ tiền vào là sẽ đẩy nhanh được tiến độ nghiên cứu. Đừng nhầm lẫn.

Đối với mình, định hướng mà Lý Thư Thâm và Lâu Tuấn Vĩ đề xuất là một hướng đi đúng đắn nếu Trung Quốc muốn định vị mình là một cường quốc công nghệ, cũng như độc lập khỏi Mỹ. Nhưng liệu các lãnh đạo của Trung Quốc có đủ kiên nhẫn thực hiện theo hướng đi này hay không, lại là một vấn đề khác.