Nhà máy chip của Intel tại Arizona gần như không đối thủ, kể cả TSMC

Nhà máy sản xuất chip Fab 52 của Intel ở Arizona.

Báo cáo của CNBC chỉ ra nhà máy Fab 52 của Intel không chỉ hiện đại hơn các cơ sở Fab 21 giai đoạn 1 đang vận hành và Fab 21 giai đoạn 2 sắp đi vào hoạt động của TSMC, mà còn sở hữu năng lực sản xuất tương đương tổng công suất của cả hai mô-đun Fab 21 cộng lại.

Fab 52 của Intel được xây dựng để sản xuất các dòng chip sử dụng tiến trình 18A (tương đương 1,8 nm), cùng những công nghệ chế tạo tiên tiến hơn trong tương lai.

Đáng chú ý, nhà máy này áp dụng kiến trúc bóng bán dẫn RibbonFET dạng “cổng bao quanh” thế hệ mới, kết hợp với hệ thống cấp điện từ mặt sau của chip (PowerVia). Đây được xem là hai trụ cột công nghệ giúp Intel bước sang giai đoạn hậu FinFET, nơi giới hạn vật lý của các thế hệ chip cũ dần bộc lộ rõ.

Theo Tom's Hardware, xét về quy mô, Fab 52 thực sự là một “siêu nhà máy” theo tiêu chuẩn hiện nay. Cơ sở này có công suất thiết kế khoảng 10.000 tấm wafer mỗi tuần, tương đương gần 40.000 tấm mỗi tháng khi vận hành hết công suất. Với ngành bán dẫn, đây là quy mô rất lớn, đủ để tạo ra lợi thế rõ rệt về sản lượng và chi phí.

Trang thiết bị của Fab 52 cũng cho thấy tham vọng dài hạn của Intel. Theo các quan sát, nhà máy hiện đã được lắp đặt bốn hệ thống in thạch bản EUV thế hệ mới do ASML sản xuất. Trong số đó có ít nhất một máy thuộc dòng NXE:3800E – mẫu EUV tiên tiến nhất hiện nay, được thừa hưởng nhiều cải tiến từ thế hệ EUV cao cấp tiếp theo, giúp tăng tốc độ xử lý và nâng cao độ chính xác.

Nhờ vậy, mỗi giờ máy có thể xử lý tối đa khoảng 220 tấm wafer ở mức liều phơi sáng tiêu chuẩn. Bên cạnh đó là ba hệ thống NXE:3600D, với công suất khoảng 160 tấm wafer mỗi giờ.

Tính chung trên toàn bộ khu tổ hợp sản xuất của Intel tại Ocotillo, bang Arizona, nơi được ví như “sa mạc Silicon” của nước Mỹ, số lượng máy in thạch bản EUV dự kiến đạt ít nhất 15 hệ thống. Vấn đề còn để ngỏ là bao nhiêu trong số đó sẽ là các máy EUV thế hệ cao cấp hơn (High-NA) cho các tiến trình dưới 2 nm, và bao nhiêu sẽ được lắp đặt tại Fab 62, nhà máy kế tiếp đang được Intel chuẩn bị xây dựng.

Dù vậy, việc nhấn mạnh con số “ít nhất” cho thấy Intel vẫn còn nhiều dư địa để tiếp tục mở rộng quy mô thiết bị tại Arizona, qua đó củng cố vị thế trung tâm sản xuất bán dẫn hàng đầu của mình tại Hoa Kỳ.

Nếu đặt Fab 52 của Intel lên bàn cân so sánh với Fab 21 giai đoạn 1 của TSMC (hiện sản xuất chip trên các tiến trình N4 và N5), sự chênh lệch về trình độ công nghệ và quy mô xử lý trở nên khá rõ ràng. Fab 52 không chỉ có khả năng chế tạo chip trên những tiến trình tiên tiến hơn, xuống tới lớp 1,8 nm, mà còn sở hữu năng suất cao hơn.

Trong khi đó, TSMC thường xây dựng mỗi mô-đun nhà máy với công suất vào khoảng 20.000 tấm wafer mỗi tháng. Vì vậy, ngay cả khi Fab 21 giai đoạn 2, dự kiến hỗ trợ tiến trình N3, hoàn tất và đi vào vận hành, Fab 52 của Intel vẫn có thể đạt mức ngang bằng, thậm chí nhỉnh hơn đôi chút so với các cơ sở của TSMC tại Arizona, nếu cả ba nhà máy cùng được khai thác hết công suất.

Dù việc so sánh đơn thuần dựa trên các con số về sản lượng cũng cần được nhìn nhận một cách thận trọng. Tiến trình 18A của Intel phức tạp hơn đáng kể so với N4 hay N4P của TSMC, đồng nghĩa với việc mỗi tấm wafer phải trải qua nhiều công đoạn xử lý tinh vi hơn để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh.

Nói cách khác, một nhà máy của Intel phải “làm nhiều việc hơn” cho mỗi con chip, ngay cả khi được trang bị những hệ thống in thạch bản EUV tiên tiến. Vì thế, đối chiếu trực tiếp năng lực sản xuất giữa hai bên chưa chắc đã phản ánh đầy đủ mức độ thách thức về mặt công nghệ.

Tuy nhiên, hiện nay, Fab 52 của Intel đang phục vụ sản xuất dòng bộ xử lý Panther Lake trên tiến trình 18A chưa thực sự hoàn thiện. Intel đặt mục tiêu đến năm 2027 sẽ đạt sản lượng chip 18A cao nhất thế giới. Trước mốc thời gian này, Intel sẽ không sản xuất quá nhiều CPU trên tiến trình 18A, nhằm hạn chế rủi ro kỹ thuật và bảo đảm hiệu quả vận hành. Do vậy, trong giai đoạn hiện tại, dù Fab 52 đã hoạt động, một phần năng lực của nhà máy vẫn chưa được khai thác hết.

Trong khi đó, TSMC đang tăng cường sản xuất tại Hoa Kỳ trên các tiến trình đã được kiểm chứng và thương mại hóa ổn định. Việc sử dụng những công nghệ đã hoàn thiện cho phép TSMC tăng sản lượng nhanh hơn, đồng thời sớm nâng tỷ lệ sử dụng nhà máy lên gần mức tối đa.

Chính sự khác biệt về chiến lược công nghệ, một bên đặt cược mạnh vào tiến trình hoàn toàn mới, một bên ưu tiên các công nghệ đã được chứng minh, đang tạo ra hai con đường rất khác nhau trong cách Intel và TSMC triển khai các cơ sở sản xuất bán dẫn tiên tiến tại Hoa Kỳ.

Hạ Chi