Chip bán dẫn là nền tảng của mọi thiết bị điện tử hiện đại. Bài viết phân tích quy trình sản xuất chip từ wafer silicon, quang khắc, khắc axit đến đóng gói, so sánh các tiến trình 3nm, 5nm, 7nm và tác động đến hiệu năng GPU và CPU.
1. Chip bán dẫn là gì?
Chip bán dẫn (semiconductor chip) là mạch tích hợp được chế tạo trên tấm wafer silicon mỏng, chứa hàng tỷ transistor siêu nhỏ. Chip bán dẫn là nền tảng cho mọi thiết bị điện tử hiện đại từ CPU, GPU, RAM đến điện thoại thông minh.
2. Quy trình sản xuất
Tinh luyện silicon đến độ tinh khiết 99.9999999%, cắt thành wafer đường kính 300mm. Quang khắc (photolithography) dùng EUV tạo mạch, khắc axit loại bỏ vật liệu thừa, lắng đọng thêm lớp vật liệu mới, CMP làm phẳng bề mặt, cắt wafer thành từng die, đóng gói và kiểm tra.
3. Tiến trình và công nghệ
Các tiến trình hiện tại: TSMC N3 (3nm) dùng trong Apple M3, A17 Pro; TSMC N5 (5nm) dùng trong AMD Ryzen 7000, NVIDIA RTX 40; TSMC N7 (7nm) dùng trong AMD Ryzen 5000, NVIDIA RTX 30. Tiến trình càng nhỏ: mật độ transistor cao hơn, hiệu năng cao hơn, tiêu thụ điện thấp hơn.
4. Các nhà sản xuất lớn
TSMC (Đài Loan) - 90% chip cao cấp thế giới, Samsung (Hàn Quốc) - 3nm GAA, Intel (Mỹ) - Intel 4/Intel 3, SMIC (Trung Quốc) - 7nm. Cuộc đua bán dẫn đang nóng lên với các khoản đầu tư hàng tỷ USD từ Mỹ (CHIPS Act), EU (EU Chips Act).