Trong hơn 30 năm nay, Intel đã thống trị ngành sản xuất chip, linh kiện quan trọng nhất trong thế giới máy tính. Giờ đây ngôi vị đang chịu sự đe dọa từ một công ty mà nhiều người Mỹ có thể chưa bao giờ nghe đến tên.

Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. hay TSMC thành lập vào năm 1987 để gia công chip cho các công ty không có khả năng tự xây nhà máy sản xuất của riêng mình. Vào thời điểm đó, cách tiếp cận này từng bị nhà sáng lập AMD, Jerry Sanders bỏ qua với câu châm biếm nổi tiếng: "Real men have fabs." (tạm dịch – Những người đích thực phải có nhà máy).

Nhưng thật trớ trêu khi gần đây, AMD lại chọn chính TSMC để sản xuất các bộ xử lý mới nhất của mình, sau khi công ty chip này đã loại bỏ các nhà máy gặp khó khăn từ nhiều năm trước. Và AMD cùng với nhiều khách hàng khác đang giúp các nhà máy của TSMC thách thức quyền lực Intel trên thị trường sản xuất chip trị giá 400 tỷ USD này.

Không chỉ AMD, TSMC đã ghi điểm với hàng loạt khách hàng lớn, bao gồm cả những người khổng lồ công nghệ như Apple Inc, Qualcomm hay cả các công ty nhỏ như Ampere Computing. Việc bùng nổ cách sản xuất những con chip theo cách này đã trao cho TSMC kỹ thuật cần thiết để tạo ra các con chip nhỏ nhất, hiệu quả nhất và mạnh mẽ với khối lượng cao nhất.

"Đó là tình huống 50 năm có một." Renee James, người đứng đầu startup Ampere cho biết. Công ty của cô mới chỉ chưa đầy 2 năm tuổi nhưng đang tham vọng bắt kịp với Intel trong mảng kinh doanh chip máy chủ. 

Ưu thế trong công nghệ sản xuất mới của TSMC

Đã một thập kỷ kể từ lần cuối Intel phải đối mặt với một cuộc cạnh tranh lớn và với 90% thị phần trên thị trường bộ xử lý máy tính, công ty sẽ lại một lần nữa đạt được các kết quả kinh doanh kỷ lục trong năm nay. Nhưng phố Wall đang lo ngại rằng, TSMC hiện có cơ hội thực sự để thay thế Intel trở thành nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới. Năm ngoái, công ty Đài Loan này đã lần đầu tiên có được giá trị thị trường vượt qua Intel.

Đã có thời điểm giá trị thị trường TSMC vượt qua cả Intel.

Lo ngại của các nhà đầu tư đến từ việc các công ty internet lớn sẽ bắt đầu tự mình sản xuất chip thay vì mua của Intel. Trong tuần vừa qua, Amazon.com Inc, công ty đám mây lớn nhất thế giới thông báo về bộ xử lý máy chủ tự phát triển đầu tiên của mình. Bộ xử lý Graviton này do TSMC sản xuất và nó hỗ trợ một phiên bản dịch vụ đám mây mới của Intel có mức giá rẻ hơn 40% so với các sự lựa chọn tương tự từ Intel và AMD.

Theo Matt Garman, phó chủ tịch Amazon Web Services, cho biết nếu không có khả năng sản xuất của TSMC, một mình Amazon sẽ không thể mang tới lựa chọn này. "Nhiều sự cạnh tranh hơn trong lĩnh vực này là điều tuyệt vời."

Năng lực sản xuất trong ngành bán dẫn được đánh giá dựa trên độ rộng giữa các đường dẫn trên bản mạch của con chip. Thu hẹp khoảng cách này – được tính theo nanomet, hay một phần tỷ mét – sẽ giúp các nhà thiết kế tạo ra những con chip nhanh hơn, tiêu thụ ít năng lượng hơn, lưu được nhiều dữ liệu hơn hoặc đơn giản là chi phí thấp hơn. Ví dụ, bộ xử lý máy chủ Xeon chứa đến hàng tỷ bóng bán dẫn trong một diện tích chỉ bằng cái tem thư.

Trong khi Intel là hãng đầu tiên sử dụng công nghệ 14nm trên quy mô lớn vào năm 2013. Nhưng phải đến cuối 2019, họ mới sẵn sàng cho các chip công nghệ 10nm – một khoảng thời gian ngắt quãng về công nghệ dài nhất trong lịch sử của họ. Trong cùng thời gian đó, TSMC đã chuyển từ công nghệ 20nm sang 7nm.

Nút thắt của Intel nằm xung quanh sản lượng chip – số lượng các con chip hoàn thiện sau mỗi lô sản xuất. Với các nhà máy trị giá 7 tỷ USD và vận hành suốt 24 giờ để tạo ra hàng triệu con chip mỗi tháng, chỉ một sai sót vô cùng nhỏ cũng có thể gây ra một thảm họa tài chính. Intel đã không đủ quyết tâm để đối phó với rủi ro như vậy, và công ty sẽ không chuyển sang công nghệ 10nm cho đến khi đảm bảo rằng mọi thứ sẽ hoạt động chính xác.

Bà Lisa Su giới thiệu GPU đầu tiên trên tiến trình 7nm.

Người kế nhiệm ông Sander tại AMD, CEO Lisa Su lại không phải lo lắng về điều này bởi vì công ty đã bán các nhà máy của mình và để TSMC gánh vác công đoạn sản xuất đầy phức tạp này.

"Đây là một trong những quyết định tốt nhất mà chúng tôi đưa ra." Bà Su cho biết. "Nó cho phép chúng tôi quản trị được rủi ro và tập trung vào những điều làm sản phẩm tuyệt vời hơn."

Với sự giúp đỡ của TSMC, bà Su đang theo đuổi mục tiêu mà ông Sanders chưa bao giờ đạt được: Thách thức ngôi vị bấy lâu nay của Intel trong làng điện toán. AMD đang nói với các nhà đầu tư và khách hàng rằng, những con chip mới của họ sẽ vượt mặt các đối thủ từ Intel. TSMC đã giúp cuộc đua này trở thành hiện thực, ngay cả khi AMD chỉ có lực lượng lao động và ngân sách R&D bằng 1/10 Intel.

Smartphone - điểm khởi đầu cho năng lực sản xuất của TSMC

Cho dù vậy, TSMC không tự mình bắt kịp Intel. Bước đột phá thực sự của công ty đến từ một thập kỷ trước khi smartphone bắt đầu trở nên phổ biến. Intel tiến vào mảng chip di động, nhưng chưa bao giờ tập trung khả năng sản xuất và thiết kế tốt nhất của mình cho lĩnh vực này, mà vẫn ưu tiên cho mảng kinh doanh chip máy chủ và PC, vốn vẫn đang hái ra tiền.

Khi doanh số smartphone cất cánh, các nhà sản xuất điện thoại sử dụng các bộ xử lý từ các công ty như Qualcomm. Hoặc họ tự thiết kế chúng dựa trên các công nghệ của ARM, như Apple. Nhưng tất cả các con chip này đều được sản xuất ra từ những nhà máy của TSMC.

Mảng kinh doanh smartphone giờ đây đang có doanh số gấp gần 6 lần ngành PC. Điều này mang lại cho TSMC lợi thế về kinh nghiệm sản xuất khối lượng lớn, vốn trước đây chỉ thuộc về Intel.

Với hàng tỷ bóng bán dẫn trên một con chip, chỉ một vấn đề nhỏ đối với những công tắc vô cùng nhỏ này cũng có thể làm cả bộ phận trở nên vô dụng. Mỗi mẻ sản xuất có thể mất đến 6 tháng với hàng trăm thao tác đòi hỏi sự chú ý cao độ vào các chi tiết.

Mỗi khi có sai sót, người điều hành nhà máy sẽ phải thực hiện các tinh chỉnh và tìm cách tiếp cận mới. Nếu việc thay đổi hiệu quả, cách làm đó sẽ được lưu lại cho thử thách tiếp theo. Càng sản xuất được nhiều mẻ, chất lượng sẽ càng hoàn thiện hơn. Điều đó đã làm nên TSMC ngày nay.

"TSMC đã liên tục mang đến những con chip mới nhất theo lịch trình mà không gặp sai sót nào." Mark Li, nhà phân tích tại Sanford C. Bernstein cho biết. Ông cho rằng, ngôi vị thống trị của Intel trong mảng chip PC và máy chủ đang gặp rủi ro khi họ rút lui khỏi mảng di động và TSMC ngày càng củng cố tính nhất quán của mình.

Intel không phải đối thủ dễ gục ngã

Cho dù vậy, đây cũng không phải lần đầu Intel đối mặt với thách thức như vậy. Công ty vẫn đang nghiên cứu các vấn đề trong sản xuất và sẽ đưa tới những con chip mới trên công nghệ sản xuất hiện tại đúng thời gian.

Navin Shenoy, người đứng đầu bộ phận máy chủ Intel, cho rằng, các thước đo dựa trên kích thước nanomet của những con chip sản xuất ra chưa bao giờ là yếu tố duy nhất của thành công (cho dù công ty cũng đã nói về điều này trong quá khứ). Giải pháp ngắn hạn của Intel là thiết kế các con chip tốt hơn trên công nghệ sản xuất cũ.

Trong lịch sử, công ty đã hạ gục các đối thủ bằng cách sử dụng ngân sách nghiên cứu khổng lồ của mình để thu nhỏ những con chip. Nhưng cách tiếp cận của TSMC đang khiến lợi thế này không còn đáng kể như trước nữa.

Trong khi TSMC quản lý việc sản xuất, hàng loạt khách hàng của họ đang đổ những khoản ngân sách khổng lồ cho việc nghiên cứu các con chip mới, bao gồm cả Qualcomm, Apple, Nvidia Corp và Huawei Technologies. Theo Goldman Sachs, ngân sách các công ty này không chỉ lớn hơn Intel mà khoảng cách ngày một lớn hơn. Vào năm 2020, ước tính họ sẽ chi tiêu gần 20 tỷ USD, ít nhất nhiều hơn Intel 4 tỷ USD.

Tham khảo Bloomberg