Mỹ rót 300 triệu USD cho GlobalFoundries để tăng tốc silicon photonics, đồng thời nắm 1% cổ phần

Chính phủ Mỹ vừa ký thư bày tỏ ý định cấp 300 triệu USD từ Đạo luật CHIPS cho GlobalFoundries, đồng thời nhận về 1% cổ phần của hãng, ước trị giá khoảng 269 triệu USD. Theo định hướng được công bố, khoản tiền này không đơn thuần là hỗ trợ tài chính mà được xem như một khoản đầu tư chiến lược nhằm thúc đẩy silicon photonics — công nghệ dùng ánh sáng truyền dữ liệu ngay trên nền chip silicon — phục vụ các trung tâm dữ liệu AI đang tăng trưởng rất nhanh. Giới chức Mỹ cho rằng đầu tư vào chuỗi cung ứng điện toán trong nước sẽ giúp củng cố năng lực bán dẫn nội địa, tạo việc làm thu nhập cao và duy trì vị thế cạnh tranh của Mỹ trong ngành chip.

GlobalFoundries đang theo đuổi nền tảng Silicon Photonics Co-Packaged Advanced Light Engine, gọi tắt là SCALE. Đây là giải pháp hướng tới kết nối 400 Gb/s trên mỗi làn truyền dữ liệu, mức tốc độ mà liên kết đồng truyền thống bắt đầu bộc lộ hạn chế về nhiệt, điện năng và độ ổn định khi mở rộng hệ thống lớn. Silicon photonics được xem là lời giải cho bài toán băng thông của AI, vì nó thay thế một phần truyền tín hiệu điện bằng tín hiệu quang, giúp dữ liệu đi xa hơn và nhanh hơn với hiệu suất tốt hơn trong các cụm máy chủ quy mô lớn.

Bài toán không chỉ nằm ở con chip, mà còn ở cách gắn kết quang học vào hệ thống. CPO, viết tắt của co-packaged optics, là mô hình tích hợp trực tiếp bộ máy quang học cạnh logic tính toán để giảm tổn hao và tăng tốc độ truyền. Trong khi đó, NPO, hay near-packaged optics, đặt khối quang học ở mô-đun nằm sát bộ xử lý thay vì gắn trực tiếp lên cùng gói chip. Cả hai hướng tiếp cận này được dự báo sẽ bùng nổ trong vài năm tới khi các nhà thiết kế hệ thống AI cần mở rộng quy mô kết nối vượt ra ngoài giới hạn của cáp đồng. Tại Computex ở Đài Bắc tháng trước, CEO Nvidia Jensen Huang thậm chí còn đùa rằng những công nghệ như vậy có thể đưa Marvell trở thành công ty nghìn tỷ USD tiếp theo.

Trong hai năm qua, thiết kế hệ thống từ Nvidia và AMD đã tăng mạnh về quy mô, từ các máy chủ chứa 8 GPU lên những hệ thống cấp rack tích hợp tới hàng chục bộ gia tốc trong một cỗ máy. GPU là bộ xử lý đồ họa, nhưng trong bối cảnh AI, chúng đóng vai trò bộ gia tốc tính toán cho huấn luyện và suy luận mô hình. Khi nhu cầu AI tiếp tục leo thang, các hãng chip đang hướng tới các hệ thống quy mô cả dãy máy, nơi nhiều rack được kết nối như một siêu máy tính thống nhất. Ở cấp độ này, optical interconnects — kết nối quang giữa các thành phần — được xem là chìa khóa để bảo đảm băng thông và độ trễ phù hợp.

Kể từ khi tách khỏi AMD, GlobalFoundries đã rời xa cuộc đua các tiến trình CMOS tiên tiến nhất. CMOS là công nghệ chế tạo mạch tích hợp chủ đạo trong ngành bán dẫn, và các tiến trình dẫn đầu thường gắn với transistor nhỏ hơn, dày đặc hơn. Thay vì theo đuổi cuộc chiến thu nhỏ khốc liệt đó, GlobalFoundries tập trung vào các quy trình sản xuất chuyên biệt có giá trị cao, trong đó silicon photonics nổi lên như một thế mạnh quan trọng. Chiến lược này giúp công ty trở thành một trong những nhà sản xuất đáng chú ý cho hạ tầng AI hiện đại.

Ngoài silicon photonics thế hệ mới, GlobalFoundries cho biết nguồn vốn từ CHIPS Act sẽ hỗ trợ nghiên cứu các vật liệu quang học mới, cũng như nâng cấp năng lực advanced packaging — tức các kỹ thuật đóng gói chip tiên tiến giúp ghép nhiều thành phần hiệu năng cao trong không gian nhỏ hơn. Một trong các công nghệ được nhắc tới là 3D hybrid bonding, phương pháp liên kết trực tiếp nhiều lớp chip theo chiều dọc với mật độ kết nối rất cao, giúp cải thiện hiệu năng và giảm điện năng tiêu thụ. Những nền tảng này sẽ hỗ trợ việc thương mại hóa NPO và CPO được sản xuất trong nước Mỹ.

Thỏa thuận với GlobalFoundries cho thấy chính phủ Mỹ ngày càng sẵn sàng nhận cổ phần để đổi lấy hỗ trợ từ Đạo luật CHIPS. Đây không phải lần đầu Washington áp dụng cách tiếp cận này. Mùa hè năm ngoái, Bộ Thương mại Mỹ đã chuyển đổi 5,7 tỷ USD tiền tài trợ CHIPS từng được phê duyệt nhưng chưa giải ngân, cùng 3,2 tỷ USD cấp theo chương trình Secure Enclave, thành khoảng 10% cổ phần tại Intel, hãng sản xuất chip đang gặp nhiều sức ép. Cách làm này cho phép nhà nước không chỉ hỗ trợ ngành công nghiệp chiến lược mà còn trực tiếp chia sẻ upside, tức tiềm năng tăng giá trị, nếu các khoản đầu tư mang lại kết quả.

Ở diễn biến liên quan, Intel hôm thứ Ba thông báo chương trình RAMP-C đã chính thức заверш thành. RAMP-C, viết đầy đủ là Rapid Assured Microelectronics Prototypes – Commercial, là chương trình do Bộ Quốc phòng Mỹ bảo trợ nhằm khuyến khích các đối tác phát triển chip thử nghiệm trong các nhà máy của Intel trên tiến trình 18A. Tiến trình 18A là thế hệ công nghệ sản xuất chip mới của Intel, được kỳ vọng đóng vai trò quan trọng trong nỗ lực giành lại vị thế dẫn đầu. Sau khi RAMP-C kết thúc, Intel sẽ dồn năng lực sản xuất sang Secure Enclave, chương trình mới phục vụ khách hàng thuộc nền tảng công nghiệp quốc phòng Mỹ, thường được gọi là DIB, viết tắt của Defense Industrial Base.

Theo Intel, việc cho khách hàng quốc phòng tiếp cận sớm tiến trình 18A đã giúp họ chuẩn bị tốt hơn cho Secure Enclave, đồng thời đáp ứng các yêu cầu khắt khe về kích thước, trọng lượng và điện năng tiêu thụ. Nhìn rộng hơn, cả thương vụ với GlobalFoundries lẫn bước chuyển của Intel đều phản ánh cùng một xu hướng: Mỹ muốn xây dựng một hệ sinh thái bán dẫn nội địa không chỉ phục vụ AI thương mại mà còn đáp ứng các nhu cầu an ninh quốc gia. Khi AI ngày càng phụ thuộc vào hạ tầng kết nối tốc độ cực cao và công nghệ đóng gói phức tạp, những khoản đầu tư vào quang học silicon, vật liệu mới và sản xuất trong nước có thể trở thành nền móng cho giai đoạn cạnh tranh tiếp theo của ngành chip.