SpaceX muốn rót 119 tỷ USD xây siêu nhà máy chip ở Texas để phục vụ trung tâm dữ liệu AI ngoài quỹ đạo

SpaceX được cho là đang lên kế hoạch đầu tư tới 119 tỷ USD vào một tổ hợp sản xuất bán dẫn quy mô cực lớn tại đông nam Texas, Mỹ. Dự án mang tên Terafab được mô tả là một cơ sở sản xuất chip “đa giai đoạn”, “thế hệ mới” và “tích hợp theo chiều dọc”. Khái niệm tích hợp theo chiều dọc ở đây có nghĩa là nhiều công đoạn quan trọng, từ thiết kế, chế tạo, kiểm thử đến tối ưu chip, sẽ được gom về cùng một hệ thống thay vì phụ thuộc quá nhiều vào các đối tác bên ngoài. Theo hồ sơ công khai, cơ sở này dự kiến đặt gần hồ chứa Gibbons Creek, cách Houston khoảng 80 dặm về phía đông bắc.

Tham vọng của Musk không dừng ở việc xây một fab, tức nhà máy chế tạo wafer bán dẫn, mà còn hướng tới mục tiêu tăng sản lượng bán dẫn toàn cầu lên gấp 50 lần. Wafer là các đĩa vật liệu bán dẫn, thường là silicon, đóng vai trò nền tảng để khắc và tạo ra hàng loạt vi mạch. Theo Musk, Terafab sẽ giúp sản xuất đủ lượng chip cần thiết để hỗ trợ một terawatt năng lực tính toán được đưa lên quỹ đạo mỗi năm. Trong ngữ cảnh AI, năng lực tính toán này thường dùng để vận hành các mô hình trí tuệ nhân tạo quy mô lớn trong các datacenter, tức trung tâm dữ liệu chứa máy chủ, hệ thống lưu trữ và mạng tốc độ cao.

Chỉ riêng giai đoạn đầu tiên của Terafab đã được ước tính tiêu tốn khoảng 55 tỷ USD. Con số này vượt xa nhiều dự án fab tiên tiến hiện nay. Để so sánh, đợt mở rộng nhà máy sản xuất chip công nghệ cao của Intel tại Chandler, bang Arizona, có chi phí khoảng 30 tỷ USD. Nếu SpaceX thực sự triển khai đầy đủ toàn bộ dự án, tổng vốn đầu tư 119 tỷ USD sẽ đưa Terafab vào nhóm các kế hoạch công nghiệp tham vọng nhất từng được công bố trong lĩnh vực bán dẫn.

Trong phần trình bày hồi tháng 3, Musk nói rằng Terafab có thể thực hiện gần như toàn bộ chu trình phát triển chip trong cùng một tòa nhà: tạo lithography mask, chế tạo chip, kiểm thử, rồi nhanh chóng quay lại điều chỉnh thiết kế. Lithography mask, hay mặt nạ quang khắc, là tấm mẫu cực kỳ chính xác dùng trong quá trình in các cấu trúc siêu nhỏ lên wafer bằng ánh sáng. Đây là công nghệ cốt lõi của ngành bán dẫn hiện đại. Musk cho rằng việc gom các bước này lại sẽ tạo ra một “vòng lặp đệ quy” rất nhanh, tức chu trình lặp liên tục để cải thiện thiết kế chip sau mỗi lần thử nghiệm.

Điểm gây tranh cãi lớn nhất là SpaceX và hệ sinh thái công ty của Musk gần như chưa có kinh nghiệm thực tế trong vận hành một fab bán dẫn. Các doanh nghiệp này nổi tiếng ở mảng tên lửa, vệ tinh, hạ tầng điện toán quy mô lớn và phần mềm, nhưng sản xuất chip ở cấp độ nhà máy lại là lĩnh vực hoàn toàn khác, đòi hỏi kỹ năng, chuỗi cung ứng và năng lực quản trị rất chuyên biệt. Dù vậy, Intel đã được cho là tham gia hỗ trợ dự án với vai trò đối tác foundry. Foundry là mô hình công ty nhận gia công chip cho bên khác dựa trên thiết kế mà khách hàng cung cấp.

Theo tiết lộ của Musk trong cuộc họp kết quả kinh doanh gần đây của Tesla, Terafab sẽ sản xuất chip dựa trên tiến trình 14A của Intel. Tiến trình, hay process node, là cách ngành bán dẫn gọi các thế hệ công nghệ chế tạo chip, thường phản ánh mức độ tiên tiến về mật độ transistor, hiệu năng và hiệu suất điện năng. Dù tên gọi không còn gắn trực tiếp với kích thước vật lý như trước, các node mới hơn thường vẫn đồng nghĩa với công nghệ hiện đại hơn. Tuy nhiên, 14A hiện vẫn là tiến trình chưa hoàn thiện, khiến kế hoạch này càng thêm rủi ro. Các chip dự kiến bao gồm bộ tăng tốc AI do chính hệ sinh thái của Musk phát triển. Bộ tăng tốc AI là loại chip chuyên dụng được tối ưu cho các phép tính ma trận và suy luận mô hình máy học, tương tự vai trò của GPU hoặc ASIC trong các hệ thống AI hiện đại.

Không phải mọi phần trong kế hoạch đều hoàn toàn xa rời thực tế. Tesla đã có kinh nghiệm phát triển nhiều thế hệ silicon tùy biến cho xe điện của mình, đồng thời xây dựng nền tảng siêu máy tính Dojo phục vụ huấn luyện AI. Silicon tùy biến ở đây là các chip được thiết kế riêng cho khối lượng công việc cụ thể thay vì dùng bộ xử lý thương mại đại trà. Tuy nhiên, năng lực thiết kế chip và năng lực vận hành một nhà máy sản xuất bán dẫn là hai cấp độ hoàn toàn khác nhau. Ngành fab đòi hỏi đầu tư thiết bị cực lớn, kiểm soát quy trình nghiêm ngặt và tỷ lệ lỗi cực thấp.

Nhu cầu thực tế cho lượng chip khổng lồ mà Terafab hướng tới còn phụ thuộc vào một giả định lớn hơn: SpaceX phải giảm mạnh chi phí đưa hàng hóa lên quỹ đạo bằng tên lửa Starship để các orbital AI datacenters, tức trung tâm dữ liệu AI đặt ngoài quỹ đạo Trái Đất, trở nên khả thi về mặt kinh tế. Ý tưởng datacenter ngoài quỹ đạo thường được nhắc đến như một giải pháp tiềm năng cho bài toán năng lượng, làm mát hoặc mở rộng hạ tầng tính toán, nhưng đến nay vẫn chủ yếu nằm ở mức khái niệm. Starship cũng chưa chứng minh được khả năng tái sử dụng hoàn toàn ở quy mô vận hành ổn định, trong khi đó chính yếu tố tái sử dụng mới là chìa khóa kéo giảm chi phí phóng.

Giới quan sát vì thế không khỏi hoài nghi. Musk từ lâu nổi tiếng với các tuyên bố rất táo bạo nhưng không phải lúc nào cũng thành hiện thực đúng thời hạn, từ mục tiêu cắt giảm mạnh chi tiêu chính phủ, kế hoạch đưa tên lửa lên sao Hỏa, đến lời hứa về đội xe robotaxi quy mô triệu chiếc. Trong bối cảnh đó, Terafab được nhìn nhận vừa là một viễn cảnh công nghiệp đầy kích thích, vừa là một phép thử nữa cho khả năng biến những tuyên bố khổng lồ thành hạ tầng thực tế.

Trước mắt, chính quyền địa phương tại hạt Grimes, Texas, sẽ xem xét việc có cấp ưu đãi miễn giảm thuế tài sản cho dự án Terafab hay không trong cuộc họp dự kiến diễn ra vào sáng ngày 3/6. Nếu được thông qua, đây có thể là bước đi đầu tiên để dự án tiến gần hơn tới giai đoạn triển khai. Dù vậy, từ một hồ sơ công khai đến một siêu fab thực sự đi vào hoạt động vẫn là quãng đường rất dài, đặc biệt trong ngành bán dẫn, nơi việc xây dựng và đưa nhà máy mới lên dây chuyền thường mất từ ba đến năm năm, thậm chí lâu hơn.