CoWoS là gì mà các ông lớn AI không thể làm ngơ?

Trong cuộc đua phát triển trí tuệ nhân tạo, các công ty công nghệ không chỉ cạnh tranh về phần mềm mà còn phải tập trung tối đa vào hạ tầng phần cứng. Một trong những yếu tố đang trở thành mảnh ghép chiến lược quyết định hiệu suất của các dòng chip AI hiện đại là công nghệ đóng gói tiên tiến mang tên CoWoS, viết tắt của Chip-on-Wafer-on-Substrate.

CoWoS là công nghệ do TSMC, nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới, phát triển từ năm 2009.

CoWoS là công nghệ do TSMC, nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới, phát triển từ năm 2009. Về cơ bản, đây là phương pháp tích hợp nhiều chip khác nhau, bao gồm GPU, CPU và bộ nhớ tốc độ cao HBM, lên cùng một đế bán dẫn với khoảng cách cực kỳ ngắn. Khi các thành phần này được đặt gần nhau như vậy, tín hiệu truyền đi nhanh hơn, độ trễ giảm xuống mức tối thiểu và mức tiêu thụ điện năng cũng được tối ưu. Chính nhờ những lợi ích vượt trội này, CoWoS đã trở thành công nghệ cốt lõi được các hãng sản xuất chip AI hàng đầu như Nvidia, AMD hay Apple tin dùng.

Một ví dụ tiêu biểu là Nvidia với dòng GPU H100 và B100 đình đám. Những con chip được thiết kế để xử lý các mô hình AI lớn như ChatGPT đều sử dụng công nghệ CoWoS để đảm bảo hiệu năng tối đa. Jensen Huang, CEO Nvidia, từng nhận định rằng đóng gói tiên tiến chính là công cụ then chốt để ghép nhiều chip nhỏ thành một hệ thống xử lý khổng lồ, giúp thúc đẩy bước tiến của AI vượt qua các giới hạn phần cứng truyền thống.

TSMC hiện đang là công ty duy nhất sở hữu chuỗi cung ứng CoWoS hoàn chỉnh và ổn định. Họ không chỉ sản xuất các tấm silicon mà còn có khả năng đóng gói các thành phần lại với nhau bằng kỹ thuật tinh vi. Điều này khiến các đối thủ như Intel, Samsung hay các nhà sản xuất Trung Quốc phải nỗ lực rất lớn để bắt kịp. Trong bối cảnh AI bùng nổ, không có công nghệ đóng gói tiên tiến thì dù có thiết kế chip tốt đến đâu, hiệu năng tổng thể vẫn sẽ bị bóp nghẹt bởi các rào cản vật lý trong truyền dẫn dữ liệu.

Nhận thấy vai trò chiến lược của CoWoS trong tương lai, Mỹ đã thuyết phục TSMC đầu tư hàng chục tỷ USD để xây dựng nhà máy tại Arizona. Đây không chỉ là nơi sản xuất chip mà còn là trung tâm đóng gói theo công nghệ CoWoS. Việc chuyển giao công nghệ sang Mỹ giúp quốc gia này giảm sự phụ thuộc vào Đài Loan, đồng thời thiết lập chuỗi cung ứng bán dẫn độc lập, từ thiết kế, sản xuất đến đóng gói và phân phối. Điều này đặc biệt quan trọng khi xét đến các rủi ro địa chính trị trong khu vực châu Á – Thái Bình Dương.

CoWoS không phải là công nghệ duy nhất nhưng lại là công nghệ đang được thương mại hóa và ứng dụng thành công nhất hiện nay. TSMC cũng liên tục cải tiến, tung ra các phiên bản mới như CoWoS-S, CoWoS-R, CoWoS-L để phục vụ các nhu cầu khác nhau về hiệu năng, tiết kiệm năng lượng hoặc tối ưu băng thông. Sự linh hoạt này khiến CoWoS có thể áp dụng không chỉ trong AI mà còn trong các lĩnh vực như 5G, xe tự hành, điện toán đám mây và cả trung tâm dữ liệu khổng lồ.

Ở thời điểm hiện tại, CoWoS giống như nền móng của tòa nhà AI. Dù các mô hình ngày càng mạnh mẽ, nếu không có cơ sở hạ tầng phần cứng đủ tốt thì tất cả vẫn chỉ dừng ở lý thuyết. Chính vì thế, công nghệ đóng gói này không chỉ là thành quả kỹ thuật của riêng TSMC mà còn trở thành biểu tượng cho tham vọng làm chủ AI của các quốc gia và tập đoàn công nghệ toàn cầu.