• Thứ Tư, 21/05/2014 14:16 (GMT+7)

    Ngành công nghiệp bán dẫn đang thay đổi nhanh chóng

    Sơn Bình
    Động lực cạnh tranh trong ngành công nghiệp bán dẫn đã thay đổi kể từ khi xuất hiện sự tăng trưởng nhanh chóng của thiết bị di động.

    Intel là nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới trước khi có sự xuất hiện và phát triển như vũ bão của điện thoại di động và máy tính bảng. Mặc dù hiện tại công ty này vẫn đang thống trị ngành công nghiệp bán dẫn nhờ vào việc sản xuất chip xử lý dành cho máy tính PC, nhưng ngành công nghiệp này đang chuyển sang hướng di động (mobile). Do vậy, động lực cạnh tranh đã và đang thay đổi. Các công xưởng như Taiwan Semiconductor đang thay đổi để phù hợp hơn trong việc sản xuất chip dành cho điện thoại di động, các công ty lớn khác như Samsung hay GlobalFoundries cũng đã làm điều tương tự.

    Các nhà sản xuất Fabless (các công ty thiết kế chip nhưng không thể sản xuất ra chip - xem thêm chú thích cuối bài) như Qualcomm cũng đang nổi lên như một tên tuổi dẫn đầu trong ngành công nghiệp bán dẫn. Trong khi đó, Intel hiện tại dường như đã bước ra khỏi “ánh đèn sân khấu”. Tốc độ tăng trưởng của điện thoại di động, kiến trúc vi xử lý và các mô hình kinh doanh của các công ty bán dẫn đã tạo nên sự thay đổi này. Dù sao đi nữa, với bề dày lịch sử của mình, Intel vẫn có lợi thế cạnh tranh và sẽ tiếp tục duy trì vị trí dẫn đầu trong ngành công nghiệp xử lý. Nhưng có thể trong tương lai, vị trí này sẽ bị làm lu mờ bởi Samsung hay các đối tác sản xuất chip 14nm của GlobalFoundries hoặc lộ trình sản xuất chip 16nm và 10nm của Taiwan Semiconductor (TSMC).

    Chip Apple A6X được gia công bởi Taiwan Semiconductor.
    Toàn cảnh của việc cạnh tranh trong hiện tại

    Hiện tại, Intel vẫn đang duy trì vị trí thống trị trong ngành công nghiệp bán dẫn với doanh thu 48 tỷ đô-la, chiếm 20% thị phần trong năm 2013, vị trí tiếp theo là Samsung với doanh thu 32 tỷ đô-la. Taiwan Semiconductor, một tên tuổi lớn chuyên gia công chip từ các đơn đặt hàng từ các hãng khác vẫn duy trì vị trí đứng đầu, chiếm 46% trong tổng lượng chip trên thị trường.

    Nguồn: icinsights.
    Dựa vào biểu đồ trên ta thấy rằng Intel có tốc độ tăng trưởng âm, từ 49 tỷ đô-la xuống mức 48,32 đô-la. Trong khi đó, Taiwan Semiconductor có tốc độ tăng trưởng cao nhất trong năm 2013. Nguyên nhân của việc này nằm ở việc khả năng sản xuất chip ARM của Taiwan Semiconductor. Intel dẫn đầu trong công nghệ xử lý, nhưng ARM lại được ưa chuộng hơn trên thiết bị di động bởi khả năng ít tiêu tốn năng lượng. Dù có công nghệ xử lý tiên tiến nhưng chi phí cao sẽ khiến cho Intel khó có thể cạnh tranh trên thị trường khi so sánh về giá cả.

    Một vấn đề khác liên quan đến bản quyền thiết kế của ARM, nhờ vào giấy phép này mà sẽ tiết kiệm chi phí nghiên cứu và phát triển (R&D) cho các nhà sản xuất. Trong khi đó, Intel phải tự phát triển các thiết kế của riêng mình, từ đó dẫn đến chi phí R&D cao lên. Bên cạnh đó, hãng này cũng khó có thể thu lợi từ việc bán giấy phép vì trong ngành công nghiệp sản xuất thiết bị đòi hỏi việc tiêu thụ điện năng thấp (Low-Power Devices Industry) thường rất ít hoặc không ai quan tâm đến kiến trúc x86. Hơn nữa, Intel khó thoát khỏi “cái kén” x86 là lý do chính khiến cho hãng khó có được kết quả cao trong cuộc chiến vi xử lý dành cho thiết bị di động.

    Taiwan Semiconductor đang có vị trí khá tốt với vai trò như một công xưởng lớn có đủ năng lực cả về quy trình công nghệ lẫn năng lực sản xuất. Công ty này có khả năng sản xuất hàng loạt chip 20nm, trong khi GlobalFoundries và Samsung đang gặp khó khăn với việc sản xuất chip 28nm cho năm 2014. Intel đã không tận dụng lợi thế của kiến trúc 22nm của mình trong lúc các nhà sản xuất khác đang “mắc kẹt” tại kiến trúc xử lý 28nm vì nó không cung cấp giải pháp di động dựa trên ARM. Nhờ vậy, Taiwan Semiconductor sẽ vẫn nắm giữ một lợi thế lớn trong việc gia công chip ARM trong năm 2014.

    Kịch bản cạnh tranh trong tương lai

    Samsung và GlobalFoundries công bố sẽ hợp tác với nhau nhằm có được chỗ đứng trong quy trình công nghệ 14nm FinFET. Theo đó, GlobalFoundries sẽ sử dụng giấy phép 14nm FinFIT của Samsung. Với vi xử lý 14nm, hiệu suất làm việc cao hơn nhờ năng lực xử lý tốt so với chip 28nm. GlobalFoundries tuyên bố rằng việc sử dụng 14nm FinFET sẽ làm cho hiệu suất của chip SoC có thể tăng lên 20% và việc tiêu thụ điện năng sẽ giảm 35% so với công nghệ Planar 20nm. Theo định luật Moore, số lượng transistor trên mỗi đơn vị inch vuông sẽ tăng lên gấp đôi sau mỗi năm. Do đó, chip 14nm sẽ có được hiệu suất tốt hơn và khả năng tiết kiệm điện năng cao hơn.

    Sự phát triển này thực sự là một mối đe dọa cho Taiwan Semiconductor và Intel. TSMC sẽ tung ra chip 16nm trong năm 2015, và việc đưa vào sản xuất đại trà chip 10nm dự kiến sớm hơn cuối năm 2016. Điều này cũng là một lợi thế cạnh tranh rất lớn với Samsung và GlobalFoundries. Trong khi đó, Samsung tuyên bố rằng FinFET 14nm sẽ sẵn sàng cho sản xuất hàng loạt vào cuối năm 2014.

    Có thể kiến trúc xử lý 14nm sẽ tăng lên so với 16nm. Tuy vậy, mặc dù việc sản xuất chip 14nm hơi tốn kém nhưng mang lại hiệu suất cao cũng như tiêu thụ năng lượng thấp. Với chi phí sản xuất thấp, chip 20nm và 16nm sẽ là lựa chọn hấp dẫn để trang bị cho các thiết bị tầm thấp trong năm 2015.

    * Taiwan Semiconductor công bố
    ** Các xưởng sản xuất trên toàn cầu công bố

    Dựa vào những chỉ số mà các hãng sản xuất công bố ở trên có thể suy ra rằng 14nm FinFET có hiệu năng tốt hơn và ít tốn điện hơn so với công nghệ xử lý 16nm.

    Điều này khiến cho Intel càng thêm khó khăn. Lợi thế duy nhất cho x86 là nó có được “không gian” di động đã bị mất vốn thuộc về Samsung vì hãng này đang dốc toàn lực cho việc sản xuất hàng loạt 14nm. ARM 14nm sẽ có chỗ đứng vững chắc hơn trong thế giới di động so với x86, vì như đã diễn ra trước đây, ARM 28nm được ưa chuộng hơn x86 22nm. Do đó, thật khó để Intel tiếp tục giữ vững vị trí với kiến trúc x86 hay với những dòng sản phẩm thương mại hiện tại.

    Tóm lại, ngành công nghiệp này sẽ không sẵn sàng để thay đổi trừ khi Intel có được một lựa chọn khác biệt với ARM. Bên cạnh đó, Intel còn có thể “bắt tay” với ARM và duy trì vị trí thống trị của mình trong ngành công nghiệp bán dẫn.

    Trong ngành công nghiệp bán dẫn, thường có hai khái niệm Fab và Fabless để chỉ nhà sản xuất tự sản xuất hoặc chỉ gia công chip. Fab là cách gọi tắt tắt của Fabrication Maunufacturer là một công ty có dây chuyền sản xuất và chế tạo bán dẫn của riêng mình. Công ty này có thể tự thiết kế và làm những con chip thành phẩm cuối cùng. Hiện có thể kể đến các hãng thuộc Fab như Intel, Samsung, TSMC hay Global Foundries. Trong khi đó, Fabless là cách gọi tắt của Fabless Manufacturing để chỉ những công ty chỉ có thể tự thiết kế ra mẫu chip theo ý của mình nhưng bản thân công ty này không thể hoặc không có điều kiện, dây chuyền để sản xuất ra chip thành phẩm.