TSMC và Samsung trong cuộc đua 2 nanomet quyết định vị thế thống trị sản xuất chip

9 giờ trướcBài gốc

Đây không chỉ là cuộc chạy đua thuần túy về kích thước transistor (bóng bán dẫn) mà là cuộc chiến mang tính chiến lược, quyết định ai sẽ kiểm soát chuỗi giá trị của các ngành công nghệ then chốt trong thập kỷ tới, từ smartphone, điện toán hiệu năng cao (HPC) cho tới AI (trí tuệ nhân tạo) và trung tâm dữ liệu.

TSMC chiếm ưu thế về công nghệ và độ ổn định

Đến nay, bức tranh cuộc đua sản xuất chip 2 nanomet đã trở nên rõ nét hơn bao giờ hết. TSMC (Đài Loan) đã chính thức chốt mốc đưa tiến trình 2 nanomet được gọi là N2 vào sản xuất hàng loạt từ quý 4/2025, trong khi Samsung Electronics (Hàn Quốc) dồn nguồn lực để đưa chip 2 nanomet đầu tiên của mình lên dòng smartphone Galaxy S26, dự kiến ra mắt trong nửa đầu năm 2026.

TSMC bước vào cuộc đua 2 nanomet với vị thế nhà sản xuất chip theo hợp đồng số 1 thế giới. Trong hơn một thập kỷ qua, tập đoàn Đài Loan đã xây dựng được lợi thế gần như tuyệt đối ở các tiến trình sản xuất chip tiên tiến, từ 7 nanomet, 5 nanomet cho đến 3 nanomet. Thành công của TSMC không chỉ đến từ năng lực kỹ thuật, mà còn từ khả năng duy trì sản xuất ổn định với tỷ lệ chip đạt chuẩn cao, yếu tố mà các khách hàng lớn như Apple, Nvidia, AMD hay Qualcomm đặc biệt coi trọng.

Tiến trình N2 của TSMC đánh dấu một bước ngoặt quan trọng khi hãng lần đầu tiên chuyển từ kiến trúc FinFET (Fin Field-Effect Transistor) truyền thống sang transistor dạng nanosheet sử dụng công nghệ GAA (Gate-All-Around).

FinFET là kiến trúc transistor đã thống trị ngành bán dẫn trong hơn một thập kỷ qua, được Intel thương mại hóa lần đầu ở tiến trình 22 nanomet vào năm 2011 và sau đó được TSMC, Samsung Electronics áp dụng rộng rãi từ 16 nanomet, 10 nanomet, 7 nanomet cho tới 5 nanomet và 3 nanomet. Thay vì nằm phẳng trên bề mặt silicon như transistor truyền thống, kênh dẫn điện của FinFET được dựng đứng lên thành một cấu trúc giống chiếc “vây cá”. Cổng điều khiển bao quanh ba mặt của vây này, giúp kiểm soát dòng điện tốt hơn so với transistor phẳng, từ đó giảm rò rỉ điện và cho phép tiếp tục thu nhỏ kích thước transistor.

Tuy nhiên, khi tiến trình tiến sâu xuống dưới 3 nanomet, FinFET bắt đầu chạm trần giới hạn. Các “vây” transistor trở nên quá mỏng và quá cao, khiến việc sản xuất trở nên cực kỳ khó khăn và hiệu quả kiểm soát dòng điện không còn cải thiện đáng kể. Nói cách khác, FinFET không còn đủ khả năng đáp ứng yêu cầu về hiệu năng và tiết kiệm năng lượng cho các thế hệ chip tiếp theo, đặc biệt là chip AI và chip hiệu năng cao.

Đây là lúc transistor dạng nanosheet xuất hiện. Transistor nanosheet có thể được xem là bước tiến hóa trực tiếp từ FinFET. Thay vì một “vây” dựng đứng, kênh dẫn điện của transistor được tạo thành từ nhiều lớp silicon cực mỏng xếp chồng lên nhau, giống các tấm “lá” hoặc “dải” nano. Mỗi nanosheet đóng vai trò như một kênh dẫn riêng biệt, cho phép tăng diện tích dòng điện mà không cần làm transistor cao hơn. Điều quan trọng hơn là kích thước của các nanosheet này có thể điều chỉnh linh hoạt, giúp các nhà sản xuất tối ưu transistor cho từng loại chip khác nhau, từ chip tiết kiệm điện cho smartphone đến chip hiệu năng cao cho trung tâm dữ liệu.

Công nghệ GAA chính là yếu tố cốt lõi làm nên sức mạnh của transistor nanosheet. Với GAA, cổng điều khiển bao quanh toàn bộ kênh dẫn điện, không chỉ ba mặt như FinFET mà là cả bốn phía. Nhờ đó, khả năng kiểm soát dòng điện đạt mức tối ưu, giúp giảm rò rỉ điện đáng kể, tăng hiệu năng và cho phép transistor hoạt động ổn định ở điện áp thấp hơn. Đây là lý do vì sao GAA được xem là kiến trúc gần như “bắt buộc” với các tiến trình 2 nanomet và nhỏ hơn.

TSMC đang có lợi thế trước Samsung trong cuộc đua sản xuất chip 2 nanomet - Ảnh: MTG

Theo các thông tin mà TSMC công bố trong năm 2025, N2 cho phép cải thiện hiệu năng khoảng 10 - 15% và giảm mức tiêu thụ điện năng từ 25 - 30% so với tiến trình 3 nanomet, đồng thời tăng mật độ transistor đáng kể. Đó là những con số có ý nghĩa then chốt với chip cao cấp, đặc biệt trong bối cảnh AI đang đẩy nhu cầu tính toán và tiết kiệm năng lượng lên mức chưa từng thấy.

Việc TSMC đưa tiến trình N2 vào sản xuất hàng loạt từ quý 4/2025 được xem là một cột mốc quan trọng. Trên thực tế, phần lớn công suất ban đầu của tiến trình này đã được các khách hàng lớn đặt trước từ rất sớm. Apple tiếp tục là khách hàng chiến lược của TSMC, nhiều khả năng sẽ sử dụng N2 cho thế hệ chip A và M tiếp theo, trong khi Nvidia và AMD đang chuẩn bị các thiết kế chip AI và HPC dựa trên tiến trình này. Điều đó đồng nghĩa với việc TSMC không chỉ đi trước về công nghệ, mà còn nắm lợi thế về quy mô sản xuất ngay từ giai đoạn đầu.

Tuy nhiên, lợi thế của TSMC cũng đi kèm với chi phí rất cao. Giá wafer 2 nanomet do TSMC sản xuất được giới trong ngành ước tính cao hơn đáng kể so với 3 nanomet, phản ánh mức độ phức tạp ngày càng lớn của công nghệ sản xuất chip. Tuy vậy, với các khách hàng ở phân khúc cao cấp, chi phí không phải là yếu tố quyết định duy nhất. Điều họ cần là hiệu năng, độ ổn định và khả năng giao hàng đúng hạn, những yếu tố mà TSMC đã chứng minh được qua nhiều thế hệ tiến trình sản xuất chip.

Wafer là tấm vật liệu bán dẫn rất mỏng, thường làm từ silicon, được dùng làm nền để chế tạo chip. Trong quá trình sản xuất, các mạch điện tử siêu nhỏ sẽ được khắc và tạo lớp trực tiếp lên bề mặt wafer, sau đó wafer được cắt thành nhiều chip riêng lẻ để lắp vào các sản phẩm như chip nhớ, chip xử lý hay chip AI. Một wafer có thể tạo ra hàng trăm hoặc hàng nghìn chip, tùy kích thước và độ phức tạp của từng loại.

Ở phía đối diện, Samsung Electronics không giấu tham vọng phá vỡ thế thống trị của TSMC. Tập đoàn điện tử lớn nhất Hàn Quốc là công ty đầu tiên trên thế giới đưa transistor GAA vào sản xuất thương mại ở tiến trình 3 nanomet. Dù kết quả ban đầu chưa thực sự như kỳ vọng, Samsung Electronics vẫn coi đây là nền tảng quan trọng để tiến lên 2 nanomet. Với Samsung Electronics, cuộc đua này không chỉ mang ý nghĩa công nghệ, mà còn là vấn đề sống còn với mảng sản xuất chip theo hợp đồng, vốn nhiều năm liền bị lu mờ trước TSMC.

Theo các thông tin được công bố đến đầu năm 2026, Samsung Electronics đã đạt được những tiến triển nhất định với tiến trình 2 nanomet của mình, thường được gọi là SF2. Hãng đặt mục tiêu đưa chip 2 nanomet đầu tiên lên smartphone thương mại thông qua bộ xử lý Exynos 2600, dự kiến được trang bị trên một số phiên bản Galaxy S26 ra mắt nửa đầu năm 2026. Đây được xem là nước đi chiến lược nhằm chứng minh năng lực sản xuất chip thực tế, thay vì chỉ dừng lại ở các tuyên bố kỹ thuật.

Tuy nhiên, Samsung Electronics vẫn phải đối mặt với những thách thức không nhỏ. Theo trang The Economy, tỷ lệ chip đạt chuẩn của tiến trình 2 nanomet từ Samsung Electronics vẫn thấp hơn đáng kể so với TSMC ở cùng giai đoạn. Điều này khiến tập đoàn Hàn Quốc khó có thể ngay lập tức thu hút các khách hàng lớn, vốn rất nhạy cảm với rủi ro sản xuất.

Việc ưu tiên sử dụng chip 2 nanomet cho sản phẩm nội bộ như Exynos cũng cho thấy Samsung Electronics đang chọn cách “vừa làm, vừa hoàn thiện công nghệ”.

Samsung sẵn sàng đưa ra mức giá thấp hơn TSMC

Một điểm khác biệt giữa hai đối thủ nằm ở chiến lược giá. Samsung Electronics được cho là sẵn sàng đưa ra mức giá wafer 2 nanomet thấp hơn đáng kể so với TSMC nhằm thu hút khách hàng. Trong bối cảnh chi phí sản xuất chip ngày càng tăng, đây là yếu tố có thể tạo ra sức hấp dẫn nhất định, đặc biệt với các công ty không đủ nguồn lực để cạnh tranh ở phân khúc cao cấp nhất. Tuy nhiên, giá rẻ chỉ thực sự có ý nghĩa khi đi kèm với chất lượng và độ ổn định, điều mà Samsung Electronics vẫn đang nỗ lực chứng minh.

Samsung được cho là sẵn sàng đưa ra mức giá wafer 2 nanomet thấp hơn đáng kể so với TSMC, song cần chứng minh về chất lượng và độ ổn định - Ảnh: MTG

Cuộc đua chip 2 nanomet giữa TSMC và Samsung Electronics không chỉ giới hạn trong lĩnh vực smartphone. Thực tế, trọng tâm lớn nhất của cuộc cạnh tranh này nằm ở AI và trung tâm dữ liệu. Các mô hình AI ngày càng lớn và phức tạp đang tạo ra nhu cầu khổng lồ với chip hiệu năng cao, tiêu thụ điện thấp. Trong bối cảnh đó, tiến trình 2 nanomet được xem là chìa khóa để tiếp tục mở rộng quy mô tính toán mà không khiến chi phí năng lượng vượt tầm kiểm soát.

TSMC đang nắm lợi thế rõ rệt trong mảng này nhờ mối quan hệ chặt chẽ với các công ty AI hàng đầu. Nvidia, khách hàng lớn nhất của TSMC trong lĩnh vực chip AI, được cho là đã lên kế hoạch sử dụng tiến trình 2 nanomet cho các thế hệ GPU (bộ xử lý đồ họa) và bộ tăng tốc AI tiếp theo sau năm 2026. Điều này càng củng cố vị thế của TSMC như trụ cột của hạ tầng AI toàn cầu.

Dù cũng có tham vọng lớn trong mảng này, Samsung Electronics vẫn cần thêm thời gian để xây dựng niềm tin với các khách hàng tương tự.

TSMC vẫn dẫn đầu, nhưng Samsung không dễ bị bỏ rơi

Nhìn rộng hơn, cuộc đua chip 2 nanomet còn phản ánh cấu trúc quyền lực trong ngành sản xuất chip. Khi công nghệ tiến đến những giới hạn vật lý ngày càng khắc nghiệt, số lượng công ty đủ khả năng theo kịp chỉ còn đếm trên đầu ngón tay. Mỗi bước đột phá về tiến trình không chỉ đòi hỏi tiền đầu tư hàng chục tỉ USD, mà còn yêu cầu sự phối hợp chặt chẽ giữa nhà sản xuất chip, hãng cung cấp thiết bị như ASML và các khách hàng thiết kế chip. Trong hệ sinh thái đó, TSMC đang giữ vai trò trung tâm, còn Samsung Electronics nỗ lực tìm cách mở rộng ảnh hưởng của mình.

Đến nay, TSMC vẫn đang dẫn đầu trong cuộc đua 2 nanomet, cả về công nghệ, quy mô sản xuất lẫn hệ sinh thái khách hàng. Samsung Electronics chưa bị bỏ lại phía sau, nhưng con đường để thu hẹp khoảng cách là không hề dễ dàng.

Thành công hay thất bại với tiến trình 2 nanomet sẽ có tác động lâu dài đến vị thế của Samsung Foundry, bộ phận sản xuất chip theo hợp đồng của Samsung Electronics, trong thập kỷ tới.

Cuộc chiến 2 nanomet không chỉ là câu chuyện của hai gã khổng lồ chip châu Á, mà còn là hình ảnh thu nhỏ cho tương lai công nghệ toàn cầu. Ai kiểm soát được tiến trình sản xuất chip tiên tiến nhất sẽ có tiếng nói quyết định trong việc định hình các sản phẩm và dịch vụ của kỷ nguyên số tiếp theo. Trong cuộc chơi đó, từng thế hệ chip đều có thể tạo ra khác biệt mang tính lịch sử.

Sơn Vân

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/tsmc-va-samsung-trong-cuoc-dua-2-nanomet-quyet-dinh-vi-the-thong-tri-san-xuat-chip-245056.html