SK Hynix tăng tốc giấc mơ sản xuất HBM tại Mỹ, đặt nền móng nhà máy Indiana đón làn sóng GPU AI thế hệ mới

SK Hynix được cho là đã bắt đầu xây dựng phần móng cho cơ sở đóng gói bộ nhớ tiên tiến mới tại West Lafayette, bang Indiana, Mỹ. Đây là bước đi đáng chú ý trong tham vọng đưa bộ nhớ băng thông cao HBM lên dây chuyền sản xuất ngay trên đất Mỹ. HBM, viết tắt của High Bandwidth Memory, là loại bộ nhớ hiệu năng rất cao chuyên dùng trong các bộ tăng tốc AI và GPU cao cấp của Nvidia hay AMD, nơi nhu cầu truyền dữ liệu cực nhanh giữa bộ nhớ và chip xử lý là yếu tố sống còn.

Không giống bộ nhớ hệ thống quen thuộc trong laptop, điện thoại hay máy chủ phổ thông, HBM đòi hỏi quy trình đóng gói và kiểm thử rất phức tạp. Thay vì chỉ là một chip nhớ đơn lẻ, HBM được tạo thành bằng cách xếp chồng nhiều lớp DRAM, thường từ 8 đến 12 lớp, thành một khối thống nhất. DRAM là loại bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động, vốn được dùng rộng rãi trong máy tính, nhưng để biến DRAM thành HBM cần công nghệ đóng gói tiên tiến nhằm đảm bảo tốc độ cao, độ trễ thấp và tiết kiệm không gian.

Nhà máy Indiana của SK Hynix được dự kiến tiêu tốn gần 4 tỷ USD và có thể hoàn thành vào cuối năm 2027. Tuy nhiên, theo các tổ chức theo dõi ngành như TrendForce, cơ sở này nhiều khả năng chỉ đạt vận hành quy mô lớn từ nửa cuối năm 2028. Mốc thời gian đó trùng hợp với giai đoạn thị trường bắt đầu đón nhận HBM4E, một thế hệ HBM mới được kỳ vọng có tốc độ và dung lượng cao hơn, đồng thời phù hợp với các nền tảng AI tương lai như Rubin Ultra của Nvidia.

Rubin Ultra là tên gọi cho một nền tảng GPU AI thế hệ kế tiếp của Nvidia, dự kiến phục vụ các trung tâm dữ liệu huấn luyện và suy luận AI quy mô lớn. Trong bối cảnh các mô hình AI ngày càng ngốn tài nguyên, HBM4E có thể trở thành thành phần chiến lược nhờ khả năng cung cấp băng thông bộ nhớ cao hơn cho GPU. Băng thông bộ nhớ là lượng dữ liệu có thể được truyền giữa bộ nhớ và bộ xử lý trong một giây; với AI, chỉ số này ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ xử lý các mô hình lớn. Với thiết kế chip AI siêu nhỏ được tích hợp vào máy quét mã vạch AI, vision ai và cả Mini PC AI

Bên cạnh khu vực đóng gói bộ nhớ, tổ hợp tại Indiana còn bao gồm một trung tâm R&D, tức nghiên cứu và phát triển, nơi SK Hynix sẽ làm việc trên các thế hệ chip tương lai. Điều này cho thấy hãng không chỉ muốn mở rộng công suất mà còn muốn cắm sâu hơn vào hệ sinh thái bán dẫn Mỹ, từ sản xuất đến đổi mới công nghệ. Với Washington ngày càng nhấn mạnh nhu cầu tự chủ chuỗi cung ứng bán dẫn, sự hiện diện của các cơ sở R&D như vậy mang ý nghĩa chiến lược không kém nhà máy sản xuất.

Hiện nay, phần lớn HBM vẫn được sản xuất tại Hàn Quốc bởi Samsung và SK Hynix, trong khi Micron là nguồn cung bộ nhớ nội địa chủ lực của Mỹ. Nhà máy mới của SK Hynix tại Indiana sẽ giúp tăng tỷ lệ HBM “Made in America”, nhưng tác động ngắn hạn có lẽ không quá lớn. Nguyên nhân là cơ sở này đi vào hoạt động khá muộn so với giai đoạn thiếu hụt bộ nhớ hiện nay, vốn được dự báo đạt đỉnh trong năm nay do nhu cầu AI bùng nổ.

Dù Mỹ đang thu hút thêm nhiều dự án sản xuất chip, hệ sinh thái bán dẫn trong nước vẫn còn thiếu những mắt xích quan trọng, đặc biệt ở khâu đóng gói tiên tiến. Đây là công đoạn ghép nối, tích hợp và hoàn thiện chip sau khi được sản xuất trên wafer, tức tấm bán dẫn nền. Chính vì thiếu năng lực này, một số chip sản xuất tại nhà máy của TSMC ở Arizona, bao gồm cả GPU Blackwell của Nvidia, được cho là vẫn phải chuyển ngược về Đài Loan để hoàn thiện trước khi quay lại Mỹ.

TSMC hiện đang hợp tác với Amkor Technology để đưa công nghệ đóng gói tiên tiến CoWoS đến Mỹ. CoWoS, viết tắt của Chip-on-Wafer-on-Substrate, là phương pháp tích hợp chip cao cấp cho phép đặt nhiều thành phần như GPU, bộ nhớ HBM và các khối xử lý khác gần nhau trên cùng một nền kết nối. Cách tiếp cận này giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu và giảm tiêu thụ điện, đặc biệt phù hợp với các bộ xử lý AI cỡ lớn. Tuy nhiên, năng lực CoWoS tại Mỹ sẽ không thể xuất hiện chỉ sau một đêm.

Amkor đã khởi công một cơ sở trị giá 7 tỷ USD với diện tích khoảng 750.000 foot vuông, dự kiến hoàn thiện vào giữa năm tới và bắt đầu sản xuất từ đầu năm 2028. Mốc này gần như trùng với thời điểm SK Hynix cần tăng tốc sản lượng HBM tại Indiana, bởi để biến các lớp DRAM thành mô-đun HBM hoàn chỉnh, hãng sẽ cần đến các năng lực đóng gói tiên tiến tương ứng. Trong khi đó, bộ phận Foundry của Intel cũng cho biết đang nhận được sự quan tâm ngày càng lớn với các dịch vụ đóng gói riêng. Foundry là mô hình sản xuất chip theo đơn đặt hàng cho khách hàng bên ngoài, và Intel tin rằng đóng gói tiên tiến có thể trở thành một trong những nguồn doanh thu sớm nhất của mảng này.

Sau khi TSMC bắt đầu sản xuất chip tại Arizona từ năm ngoái, Nvidia, Apple và AMD đều đã công bố kế hoạch mở rộng sản xuất tại Mỹ. Việc SK Hynix xây nhà máy HBM ở Indiana cho thấy cuộc đua giờ không còn dừng ở khâu sản xuất chip logic, tức các bộ xử lý chính, mà đang lan sang cả bộ nhớ và đóng gói tiên tiến. Nếu các mắt xích này được hoàn thiện đúng tiến độ trong giai đoạn 2027-2028, Mỹ có thể tiến gần hơn tới mục tiêu xây dựng một chuỗi cung ứng AI bán dẫn khép kín hơn, thay vì tiếp tục phụ thuộc quá nhiều vào châu Á.