Kính: Vật liệu có thể được sử dụng cho các thế hệ chip AI tiếp theo

Có một thứ bạn dùng hàng ngày, từ ly cà phê buổi sáng đến màn hình điện thoại — và nó sắp trở thành một trong những vật liệu quan trọng nhất bên trong các trung tâm dữ liệu AI lớn nhất thế giới. Đó là kính. Không phải kính thông thường, tất nhiên, nhưng ý tưởng cốt lõi thì đúng là như vậy: các công ty chip đang nghiêm túc xem xét việc thay thế lớp nền bên trong chip bằng một loại kính đặc biệt, và những tín hiệu ban đầu cho thấy đây không chỉ là thí nghiệm trong phòng lab nữa.

Để hiểu tại sao điều này lại quan trọng, cần biết qua một chút về cách chip hiện đại được đóng gói. Trong những con chip hiệu năng cao ngày nay, đặc biệt là loại dùng cho AI, người ta không chỉ nhét một mảnh silicon vào là xong. Thay vào đó, nhiều chip nhỏ chuyên dụng được ghép lại với nhau trên một lớp nền gọi là substrate, tạo thành một hệ thống tích hợp. Cái lớp nền này giữ vai trò như một "sân khấu": kết hợp tất cả lại với nhau để dẫn điện, truyền tín hiệu, và tản nhiệt. Từ những năm 1990 đến nay, lớp nền đó hầu như luôn làm từ vật liệu hữu cơ: epoxy gia cường sợi thủy tinh, gần giống với vật liệu làm bo mạch chủ máy tính.

Vấn đề là vật liệu hữu cơ đó đang chạm đến giới hạn của nó.

Khi chip hoạt động nặng, đặc biệt là trong các tác vụ AI đòi hỏi tính toán liên tục, nhiệt độ tăng cao khiến lớp nền bị cong vênh. Điều này nghe có vẻ nhỏ nhặt, nhưng hậu quả không hề nhỏ: khi substrate cong, các thành phần bên trong bị lệch khỏi vị trí thiết kế, hệ thống tản nhiệt hoạt động kém đi, và con chip có thể hỏng sớm hơn tuổi thọ dự kiến. Deepak Kulkarni, kỹ sư cao cấp tại AMD, gọi đây là "warpage" và ông mô tả đây là một trong những rào cản vật lý cơ bản nhất mà ngành đang đối mặt khi cố gắng scale up hiệu năng tính toán cho AI.


Phiên bản glass substrate được phát triển bởi Absolics

Kính giải quyết vấn đề đó theo một cách khá trực tiếp. Về mặt vật lý, kính ổn định nhiệt tốt hơn vật liệu hữu cơ nhiều, nó không cong vênh theo nhiệt như epoxy. Và lợi ích không chỉ thế. Rahul Manepalli, Phó Chủ tịch phụ trách mảng đóng gói chip tiên tiến tại Intel, cho biết nhờ sự ổn định đó, kỹ sư có thể tạo ra số lượng kết nối dày đặc hơn gấp 10 lần trên cùng một diện tích so với substrate hữu cơ. Và khi các kết nối dày đặc hơn, bạn có thể nhét thêm được 50% silicon vào cùng một không gian, đồng nghĩa với chip mạnh hơn mà không cần làm to thêm package. Ngoài ra, kính còn tản nhiệt hiệu quả hơn, cho phép thiết kế chip tiêu thụ ít điện năng hơn tổng thể.

Một lợi thế khác ít được nhắc đến nhưng có tiềm năng rất lớn: kính cực kỳ nhẵn. Nó nhẵn hơn substrate hữu cơ đến 5.000 lần. Điều này loại bỏ các khuyết tật bề mặt vốn thường xuất hiện khi kim loại được phủ lên lớp nền trong quá trình sản xuất. Khuyết tật nhỏ thôi nhưng đủ để làm chip hoạt động kém đi, thậm chí hỏng hoàn toàn. Và một điểm thú vị hơn nữa: kính có khả năng dẫn ánh sáng. Điều đó mở ra khả năng xây dựng các đường truyền tín hiệu quang học trực tiếp trong substrate, thay vì dùng dây đồng "ngốn điện" như hiện nay, dữ liệu có thể chạy bằng ánh sáng với năng lượng thấp hơn đáng kể.

Nỗ lực thương mại hoá

Nếu tất cả những lợi ích trên vẫn còn nghe có vẻ lý thuyết, thực tế cho thấy mọi thứ đang chuyển sang giai đoạn thương mại hóa nhanh hơn dự kiến.

Công ty đi đầu là Absolics, một công ty con của SKC, tập đoàn hóa chất và vật liệu tiên tiến của Hàn Quốc. Absolics đã hoàn thiện một nhà máy tại Covington, Georgia, Mỹ chuyên sản xuất lớp kính substrate cho chip tiên tiến, và kế hoạch là bắt đầu sản xuất thương mại trong năm 2026. Hiện tại, cơ sở này có thể sản xuất tối đa 12.000 mét vuông tấm kính mỗi năm, đủ để cung cấp substrate cho khoảng 2 đến 3 triệu gói chip có kích thước tương đương GPU H100 của Nvidia. Đây không phải con số khổng lồ trong bức tranh toàn cầu, nhưng đủ để coi là bước khởi động thực sự. Dự án còn nhận được hai khoản tài trợ từ chương trình CHIPS for America của chính phủ Mỹ, tổng giá trị 175 triệu USD.


Lớp glass substrate được chụp tại nhà máy Intel ở Chandler, Arizona, vào năm 2023.

Về phía Intel, hành trình nghiên cứu glass substrate bắt đầu từ khoảng một thập kỷ trước, khi họ nhận ra rằng substrate hữu cơ sẽ sớm trở thành nút thắt cổ chai. Đến đầu năm 2025, Intel đã làm được một điều rất cụ thể: khởi động thành công hệ điều hành Windows trên một thiết bị dùng glass core substrate. Nghe đơn giản, nhưng với Manepalli, đó là một cột mốc thực sự, vì chỉ vài năm trước, hàng trăm tấm kính vẫn bị vỡ mỗi vài ngày trong quá trình thử nghiệm. Việc sản xuất ổn định được glass panel và tích hợp vào chip hoạt động được là bước nhảy vọt đáng kể về mặt quy trình.

Hệ sinh thái xung quanh cũng đang mở rộng nhanh. Samsung Electronics, Samsung Electro-Mechanics, và LG Innotek đều đã "tăng tốc đáng kể" các nỗ lực R&D và sản xuất thử nghiệm trong năm qua. Công ty JNTC của Hàn Quốc, vốn chuyên làm kính cường lực cho điện tử — đã mở một cơ sở có thể sản xuất 10.000 tấm kính bán thành phẩm mỗi tháng, và đang lên kế hoạch mở thêm dây chuyền sản xuất tại Việt Nam vào năm 2027. Tất cả điều này cho thấy glass substrate đang chuyển từ "công nghệ phòng thí nghiệm" sang "cuộc đua công nghiệp" thực sự.

Quảng cáo

Nhưng cũng cần nói thẳng: kính không phải vật liệu dễ làm việc cùng.

Thách thức lớn nhất là tính giòn. Các tấm glass substrate dùng trong chip chỉ dày từ 0,7 đến 1,4mm, mỏng hơn nhiều so với những gì bạn hình dung về kính. Ở độ dày đó, chỉ cần một lực nhỏ không đúng chỗ là vỡ hoặc nứt. Trong môi trường sản xuất chip vốn đã phức tạp và cần độ chính xác cực cao, tích hợp một vật liệu giòn như vậy vào quy trình đòi hỏi phải phát triển lại từng công cụ, từng bước xử lý. Intel mất nhiều năm để tìm ra cách làm điều này đủ ổn định để có thể scale up.

Chi phí sản xuất cũng là một câu hỏi còn bỏ ngỏ. Mặc dù tiềm năng kỹ thuật rõ ràng, nhưng để glass substrate trở nên phổ biến ở cấp độ thiết bị tiêu dùng: laptop, điện thoại, giá thành cần giảm đáng kể. Hiện tại, nó phù hợp nhất với các chip hiệu năng cao trong trung tâm dữ liệu, nơi lợi ích kỹ thuật dễ biện minh cho chi phí cao hơn. Đây không phải lần đầu ngành bán dẫn thử nghiệm kính trong đóng gói chip và những lần trước đều không đi được đến thương mại hóa. Bilal Hachemi, nhà phân tích tại Yole Group, thừa nhận điều này nhưng cho rằng lần này khác: hệ sinh thái rộng hơn, nhu cầu rõ ràng hơn, và có đủ nhiều công ty cùng đặt cược vào nó.


Nhân viên Absolics theo dõi quá trình sản xuất phiên bản đầu tiên của glass substrate

Nhìn rộng ra, câu chuyện về glass substrate không chỉ là về một vật liệu mới. Nó phản ánh một áp lực cơ bản đang đè nặng lên toàn ngành chip: tác vụ AI ngày càng khổng lồ, trong khi các giới hạn vật lý của vật liệu truyền thống đang cạn dần. Những con chip trong các trung tâm dữ liệu AI hiện đại tiêu thụ điện năng khổng lồ và phần lớn sự tiêu thụ đó không phải đến từ bản thân phép tính, mà đến từ việc di chuyển dữ liệu giữa các chip, quản lý nhiệt, và bù đắp cho những hạn chế vật liệu.

Glass substrate tấn công trực tiếp vào những điểm này: ít cong vênh hơn đồng nghĩa với ít lỗi hơn và tản nhiệt tốt hơn; kết nối dày đặc hơn đồng nghĩa với ít điện năng hơn dùng để truyền tín hiệu; và tiềm năng dẫn ánh sáng có thể mở ra một thế hệ chip truyền dữ liệu bằng photon thay vì electron. Firm IDTechEx ước tính thị trường glass substrate trong bán dẫn sẽ tăng từ 1 tỷ USD năm 2025 lên 4,4 tỷ USD vào năm 2036. Đây không phải con số làm rung chuyển cả ngành, nhưng đủ để cho thấy đó là một mảng sẽ tiếp tục được đầu tư nghiêm túc trong thập kỷ tới.

Quảng cáo

Thú vị là, một trong những nhà máy then chốt trong câu chuyện này nằm ở Georgia, Mỹ và dây chuyền sản xuất tiếp theo của chuỗi cung ứng đang hướng đến Việt Nam. Ngành bán dẫn toàn cầu đang dịch chuyển, và những vật liệu tưởng như đơn giản như kính đang nằm ngay ở tâm điểm của sự dịch chuyển đó.

Nguồn: MIT Technology

Khóa học Machine Learning cơ bản- Khoa học dữ liệu - AI

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Khoá học Quản trị Chiến lược Dành cho Lãnh đạo Doanh nghiệp

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Nơi hội tụ Tinh Hoa Tri Thức - Khơi nguồn Sáng tạo

Để tham gia khóa học công nghệ truy cập link: http://thuvien.hocviendaotao.com

Mọi hỗ trợ về công nghệ email: dinhanhtuan68@gmail.com

--- 

Khóa học Hacker và Marketing từ A-Z trên ZALO!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Hacker và Marketing từ A-Z trên Facebook!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa đào tạo Power BI phân tích báo cáo để bán hàng thành công

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Bảo mật và tấn công Website - Hacker mũ trắng

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học ​

KHÓA HỌC LẬP TRÌNH PYTHON TỪ CƠ BẢN ĐẾN CHUYÊN NGHIỆP

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Lập trình Visual Foxpro 9 - Dành cho nhà quản lý và kế toán

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học hướng dẫn về Moodle chuyên nghiệp và hay

Xây dựng hệ thống đào tạo trực tuyến chuyên nghiệp tốt nhất hiện nay.

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

KHÓA EXCEL CHUYÊN NGHIỆP

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học AutoIt dành cho dân IT và Marketing chuyên nghiệp

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khoá học Word từ cơ bản tới nâng cao, học nhanh, hiểu sâu

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học hướng dẫn sử dụng Powerpoint từ đơn giản đến phức tạp HIỆU QUẢ

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Thiết kế, quản lý dữ liệu dự án chuyên nghiệp cho doanh nghiệp bằng Bizagi

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng Power Query trong Excel

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Lập trình WEB bằng PHP từ cơ bản đến nâng cao

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng TableAU - Chìa khóa thành công!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học Phân tích dữ liệu sử dụng SPSS - Chìa khóa thành công!

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học "Thiết kế bài giảng điện tử", Video, hoạt hình 

kiếm tiền Youtube bằng phần mềm Camtasia Studio

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

Khóa học HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ VIDEO CLIP CHO DÂN MARKETING CHUYÊN NGHIỆP

​​​​​

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ QUẢNG CÁO VÀ ĐỒ HỌA CHUYÊN NGHIỆP VỚI CANVA

Hãy tham gia khóa học để trở thành người chuyên nghiệp. Tuyệt HAY!😲👍

 KHÓA HỌC VIDEO- XÂY DỰNG PHẦN MỀM QUẢN LÝ BẰNG MICROSOFT ACCESS

GOOGLE SPREADSHEETS phê không tưởng

Khóa hoc lập trình bằng Python tại đây

Hãy tham gia khóa học để biết mọi thứ

Để tham gia tất cả các bài học, Bạn nhấn vào đây 

Khóa học lập trình cho bé MSWLogo

Nhấn vào đây để bắt đầu học

Khóa học Ba, Mẹ và Bé - Cùng bé lập trình  TUYỆT VỜI

Khóa học sử dụng Adobe Presenter-Tạo bài giảng điện tử

Khóa học vẽ tạo giao diện demo cho website

Để thành thạo Wordpress bạn hãy tham gia khóa học 

Tham gia khóa học tại đây

Khóa học sử dụng Edmodo để dạy và học hiện đại để thành công

Nhấn vào đây để bắt đầu khóa học

==***==

Bảo hiểm nhân thọ - Bảo vệ người trụ cột

Cập nhật công nghệ từ Youtube tại link: congnghe.hocviendaotao.com
Tham gia nhóm Facebook
Để tham gia khóa học công nghệ truy cập link: http://thuvien.hocviendaotao.com
Mọi hỗ trợ về công nghệ email: dinhanhtuan68@gmail.com

Nguồn: Tinh Tế

Share !