Silicon Box phát triển công nghệ chiplet tân tiến

Khi các tập đoàn lớn trên thị trường đang “chạy đua” phát triển hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) với vi xử lý có hiệu suất nhanh hơn trong thiết kế nhỏ gọn hơn, một startup kỳ lân hoàn toàn mới do những tên tuổi kỳ cựu về bán dẫn – bao gồm hai vợ chồng đứng sau Marvell Technology – đặt mục tiêu phát triển loại vi xử lý lớn và nhanh hơn hiện nay.

Được thương mại hóa từ một thập niên trước nhưng chưa được biết đến rộng rãi vào thời điểm đó, chiplet, phương pháp xếp chồng và đóng gói linh kiện, giờ đây ngày càng thu hút nhiều sự chú ý trong bối cảnh thu gọn kích thước của vi xử lý trở nên khó khăn và tốn kém hơn.

Nhằm góp phần phổ biến công nghệ chiplet, hồi tháng 1.2024, Silicon Box – startup đặt trụ sở tại Singapore – thông báo đã huy động thành công 200 triệu USD trong vòng gọi vốn Series B. Vòng Series B có sự tham gia từ BRV Capital – quỹ đầu tư tập trung vào công nghệ thuộc BlueRun Ventures, Event Horizon Capital, Maverick Capital, Prasedium Capital, quỹ đầu tư của tập đoàn điện tử TDK TDK Ventures và UMC Capital thuộc nhà sản xuất bán dẫn United Microelectronics đặt trụ sở tại Đài Loan.

Vòng gọi vốn trên còn có sự tham gia từ ba nhà sáng lập của Silicon Box, gồm vợ chồng Sehat Sutardja và Weili Dai, bộ đôi trước đó đồng sáng lập Marvell Technology, và Byung Joon Han – cựu CEO Stats ChipPac, công ty con của tập đoàn về thử nghiệm và đóng gói vật liệu bán dẫn JCET.

Vòng Series B đã nâng tổng số vốn mà công ty ba năm tuổi này nhận về lên 140 triệu USD với giá trị vốn hóa thị trường đạt 1,08 tỉ USD, giúp Silicon Box trở thành kỳ lân công nghệ mới nhất của Singapore.

“Xét đến sự bùng nổ của AI và nhu cầu ứng dụng lớn, kiến trúc vi mạch tích hợp (IC) truyền thống không còn phù hợp về lâu dài. Điều này đòi hỏi sử dụng công nghệ chiplet để tạo ra loại vi xử lý mạnh mẽ hơn với chi phí sản xuất thấp hơn. Chúng tôi nhìn nhận Silicon Box có lợi thế công nghệ so với các đối thủ cạnh tranh,” Henry Huang, giám đốc đầu tư tại TDK Ventures, trả lời phỏng vấn trực tuyến.

Theo Henry Huang, người giữ bằng tiến sĩ ngành điện tử và kỹ thuật máy tính, Silicon Box có thể cạnh tranh với những doanh nghiệp lớn đã tạo dựng tên tuổi trên thị trường bán dẫn có công nghệ đóng gói tân tiến cho chiplet. Nhóm này gồm Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC), công ty của tỉ phú Morris Chang sản xuất nhiều loại vi xử lý tiên tiến hiện nay. TSMC gia công vi xử lý cho các công ty khác gồm AMD của Lisa Su và Nvidia của Jensen Huang (Hoàng Nhân Huân).

“Trên thị trường có một vài công ty có quy trình đóng gói bán dẫn, nhưng không ai trong số này làm được như TSMC. Nhưng khi nhìn vào Silicon Box, chúng tôi cho rằng đây là cái tên duy nhất có mức độ tương đương với TSMC,” Henry Huang cho biết.

Silicon Box sẽ dùng khoản đầu tư mới vào việc nâng cao hoạt động sản xuất và mở rộng quy mô trên thị trường quốc tế. Tháng 7.2023, Silicon Box đã khánh thành nhà máy sản xuất bán dẫn rộng 69.600 m2 ở Tampines, nơi nổi tiếng đặt các khu công nghiệp quan trọng của Singapore, với tổng vốn đầu tư 2 tỉ USD. Cơ sở này bắt đầu sản xuất chiplet từ tháng 10.2023.

Silicon Box từ chối tiết lộ danh tính của các khách hàng, song cho biết sản phẩm của công ty đang được sử dụng trong các lĩnh vực ứng dụng AI như mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) và AI tạo sinh, máy tính hiệu năng cao (HPC), điện toán đám mây di động, trung tâm dữ liệu và phương tiện vận hành bằng điện.

“Chúng tôi có tham vọng trở thành công ty dẫn đầu thị trường với quy mô toàn cầu về công nghệ, cũng như hiệu quả hoạt động,” Han, người hiện giữ chức CEO tại Silicon Box, chia sẻ trong một video phỏng vấn trực tuyến riêng.

Đến nay, Silicon Box cho biết công nghệ chiplet có tiến trình dưới 5nm của công ty này có thể tối ưu mức tiêu thụ điện năng và tiết kiệm đến 90% chi phí sản xuất.

Han cho rằng lợi thế của công ty còn đến từ việc đặt trụ sở tại Singapore, quốc gia giữ quan điểm trung lập với chính phủ đầu tư rất nhiều vào lĩnh vực bán dẫn. “Singapore thực sự là nơi thu hút nhân tài từ khắp nơi trên thế giới,” Han cho biết.

Silicon Box là công ty có chuyên môn về công nghệ đóng gói tân tiến để sản xuất chiplet, một loại vi xử lý cấu thành từ các linh kiện có thể hoán đổi, khác với kiến trúc vi mạch tích hợp. Các linh kiện làm chiplet có thể được tinh chỉnh tùy theo chức năng cụ thể, lắp ghép vi mạch nhỏ lại với nhau như những khối lego thành bộ vi xử lý lớn.

Được gọi là tích hợp không đồng nhất (heterogeneous integration), quy trình này đóng gói những linh kiện được sản xuất riêng biệt thành một thành phần mới duy nhất để cải thiện, nâng cao hiệu năng tổng thể ở mức cao, điều mà công nghệ trước không thể làm được,” theo báo cáo chung của BCG và Semiconductor Industry Association đặt tại Washington, Mỹ công bố vào tháng 11.2022.

Sutardja, chủ tịch Silicon Box, cho rằng chiplet cũng cho phép các kỹ sư sáng tạo hơn nữa. Theo Sutardja, thị trường đang có cuộc cạnh tranh trong việc gia tăng số lượng linh kiện bán dẫn có thể đặt vừa vặn vào mỗi vi xử lý.

“Chúng ta cần phải xây dựng, phát triển ra loại vi xử lý hoạt động hiệu quả hơn nữa. Ảnh hưởng từ việc này có thể không quá rõ ràng đối với những ai hoạt động ngoài lĩnh vực bán dẫn, nhưng chi phí để sản xuất vi xử lý mạch tích hợp đơn ngày càng đắt đỏ hơn qua từng năm,” Sutardja nhận định.

Là người tiên phong trong phát triển công nghệ chiplet, Sutardja cho biết phần lớn các công ty trước đây vẫn kiên định với kiến trúc vi mạch tích hợp IC. Năm 2015, Sutardja, khi đó là CEO tại Marvell Technology, đã đưa ra tầm nhìn về vi xử lý dựa trên chiplet với tên gọi “MoChi,” kết hợp từ hai chữ “modular (mô-đun) và “chip” (vi xử lý). Tên gọi MoChi có âm đọc giống như món bánh gạo nổi tiếng “mochi” của Nhật Bản.

Tuy vậy, ý tưởng này khi đó đã không được đón nhận với nhiều nhận định rằng công nghệ như vậy quá tốn kém và phức tạp. Điều này từng kìm hãm việc phổ biến MoChi và những thiết kế khác. Mark Papermaster, giám đốc công nghệ (CTO) của AMD), ủng hộ ý tưởng của Sutardja và khuyên anh nên đổi tên MoChi thành “chiplet,” dựa trên một thuật ngữ về tập hợp các vi mạch nhỏ thành vi xử lý lớn hơn.

Gần mười năm sau, tầm nhìn của Sutardja về sử dụng chiplet như đi trước thời đại và trở nên phổ biến đối với các doanh nghiệp hàng đầu ngành bán dẫn. Trong năm 2022, nhóm các tập đoàn lớn gồm AMD, Arm, Intel và Samsung đã công bố tiêu chuẩn UCIe (Universal Chiplet Interconnect Express), một tập hợp các thông số kỹ thuật đóng vai trò như tiêu chuẩn cho việc sản xuất chiplet.

Không lâu sau khi công bố, tiêu chuẩn UCIe có thêm sự tham gia từ Marvell và Nvidia. Vào tháng 12.2023, Intel trình làng CPU chiplet đầu tiên, thành quả sau gần mười năm thử nghiệm.

“Khi ta nhìn vào chiplet hiện nay, phần lớn các công ty đều theo hướng thiết kế và thách thức nằm ở khâu đóng gói. Chúng tôi muốn giúp thị trường khắc phục khó khăn này để phát triển nhanh hơn nữa,” Dai cho biết.

Trên thị trường, Silicon Box chia sẻ các đối thủ cạnh tranh chủ yếu là công ty cung cấp dịch vụ đóng gói và thử nghiệm vi xử lý (OSATs) do công ty foundry (có dây chuyền, nhà máy sản xuất bán dẫn) sản xuất.

Dẫn đầu nhóm này bao gồm ASE Technology đặt tại Đài Loan của Jason Chang và Amkor Technology, công ty đặt tại Arizona, nơi Han từng làm giám đốc bộ phận R&D. Đặc biệt là TSMC, khi công ty này cũng thúc đẩy việc phổ biến công nghệ chiplet, Silicon Box cho biết trong email thông cáo báo chí.

“Các công ty foundry cũng cần đến chúng tôi. Chúng tôi có thể kết hợp chiplet từ nhiều công ty foundry khác nhau và tạo ra vi xử lý mạnh mẽ, tinh vi hơn nữa,” Dai, người có vai trò thiết lập quan hệ hợp tác với các doanh nghiệp khác trong lĩnh vực bán dẫn của Marvell, cho biết.

Tuy vậy, việc thu gọn diện tích và gia tăng hiệu suất cho vi xử lý thường đối mặt với một vấn đề lớn. Đó là khi các linh kiện sẽ càng tỏa nhiệt hơn nữa khi đặt gần nhau, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động. Còn các vi xử lý dựa trên chiplet, với những linh kiện có nhiều hình dạng, kích thước và chức năng khác nhau đặt trên cùng một bề mặt, sẽ gặp nhiều vấn đề về nhiệt năng hơn, theo nghiên cứu về cách tỏa nhiệt trên chiplet được công bố tại hội nghị của Hội Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) năm 2023.

Trong hơn hai năm qua, các nhà đầu tư ở khắp châu Á đang rót vốn vào các công ty khởi nghiệp nắm bắt cơ hội tăng trưởng cho vi xử lý tích hợp AI. Thương vụ đầu tư gần đây diễn ra tại Hàn Quốc, khi startup về vi xử lý AI Rebellions thông báo huy động thành công 124 triệu USD trong vòng Series B, nâng tổng vốn hóa thị trường lên 650 triệu USD.

Hồi tháng 11.2023, MangoBoost – công ty thiết kế vi xử lý đặt trụ sở tại Seoul và Seattle đã huy động 55 triệu USD từ vòng Series A do IMM Investment, nhà đầu tư nổi tiếng từng lọt vào danh sách Forbes Asia 100 to Watch 2023, dẫn dắt. IMM Investment đã hậu thuẫn tài chính cho những công ty như Coupang của Bom Kim và Krafton của Chang Byung-gyu.

Mặc cho những nghi ngờ và sức ép cạnh tranh lớn trên thị trường, Han cho biết không nhiều công ty cung cấp dịch vụ như Silicon Box. “Chúng tôi cố gắng phát triển ra công nghệ đột phá để có thể đáp ứng nhiều thị trường khác nhau,” Han chia sẻ.

“Tôi thường không muốn tốn nhiều thời gian để thuyết phục những người nghi ngờ về tầm nhìn của mình. Chúng tôi chỉ cần tự tin,” Han cho biết.

Biên dịch: Minh Tuấn