Tại Hội nghị Hệ sinh thái sản xuất tiên tiến toàn chuỗi AI do Hoa Công Khoa Kỹ tổ chức ngày 3/7, Hoa Công Laser (Huagong Laser) đã trình làng giải pháp gia công laser thông minh toàn diện cho đế chip tiên tiến. Trong đó, thiết bị gia công vi lỗ chuyên dụng cho đế kính đạt tốc độ 8000 lỗ/giây, trở thành tâm điểm chú ý.

Tại sao đế chip truyền thống không còn đáp ứng được AI?

Trong nhiều thập kỷ, đóng gói chip chủ yếu dựa vào đế nhựa hữu cơ, về cơ bản là một loại 'nhựa cao cấp'. Khi chip còn nhỏ và mạch còn thưa, vật liệu này đảm nhiệm tốt vai trò của nó. Nhưng khi chip AI tích hợp hàng chục tỷ bóng bán dẫn, nhiệt lượng tăng vọt, tốc độ truyền dữ liệu tăng theo cấp số nhân, vật liệu này bắt đầu tỏ ra yếu thế.

Ông Trần Tuấn (Chen Jun), CTO Khối Kinh doanh 3C Điện tử của Hoa Công Laser, giải thích: 'Giống như xây nhà mà nền không bằng phẳng, ngôi nhà không thể vững được.' Vấn đề lớn nhất của đế hữu cơ truyền thống là thành phần vật liệu không đồng nhất, khi nóng lên các phần giãn nở khác nhau, khiến đế bị cong vênh như ván mỏng. Khi đế không phẳng, tín hiệu điện giữa các chip sẽ bị 'xóc', tổn hao tăng, tốc độ bị hạn chế, giống như chạy xe tốc độ cao trên đường ổ gà.

Đế kính nổi lên như một giải pháp đột phá nhờ độ phẳng bề mặt cao, khả năng chống cong vênh xuất sắc, hệ số giãn nở nhiệt phù hợp với chip silicon, và tổn hao tín hiệu cực thấp. Hiện tại, các gã khổng lồ bán dẫn toàn cầu như Intel, Samsung, TSMC đều đang đẩy nhanh đầu tư vào lĩnh vực này, coi đây là con đường then chốt để vượt qua nút thắt hiệu năng chip trong kỷ nguyên hậu Moore.

Máy khoan kính 8000 lỗ/giây: Thành tựu 5 tháng nghiên cứu

Việc gia công hàng triệu lỗ thông siêu nhỏ trên kính siêu mỏng và giòn được ông Trần Tuấn ví như 'lắp ghép trạm vũ trụ'. Một tấm đế kính cần gia công hàng triệu lỗ vi mô để kết nối dẫn điện, bất kỳ lỗ hỏng nào cũng có thể khiến toàn bộ chip bị loại bỏ. Đây chính là điểm đột phá của Hoa Công Laser.

Nhóm nghiên cứu đã hợp tác với Đại học Thanh Hoa, Đại học Khoa học và Công nghệ Hoa Trung và các trường đại học khác, chỉ mất 5 tháng để hoàn thành phát triển máy mẫu. Thiết bị sử dụng công nghệ laser siêu nhanh tự phát triển, đạt độ chính xác gia công với đường kính lỗ tối thiểu 5 micromet, tỷ lệ đường kính trên chiều sâu 1:100, tỷ lệ thông lỗ lên tới 99,9%. Hiệu suất gia công cao hơn 5-8 lần so với mức trung bình ngành, số lỗ tối đa mỗi giây đạt gần 8000.

Nếu hiệu suất là tấm vé vào cửa, thì tỷ lệ đạt chuẩn là một rào cản cứng khác. Ông Trần Tuấn tiết lộ, tỷ lệ lỗi trong ngành nội địa hiện khoảng 10 PPM (10 lỗi trên một triệu), mức tốt quốc tế khoảng 5 PPM, nhưng yêu cầu của khách hàng vẫn đang tăng. Mục tiêu của Hoa Công Laser là đạt 1 PPM, tức chỉ cho phép 1 lỗi trên một triệu lỗ. Đáng chú ý, mặc dù không bắt buộc, nhóm đã chủ động thúc đẩy 100% linh kiện lõi được nội địa hóa. Ông Trần Tuấn thừa nhận: 'Laser công suất cao vẫn là khó khăn lớn nhất.' Sản phẩm nước ngoài không chỉ đắt đỏ mà một số mẫu còn có nguy cơ bị cắt nguồn cung. Hiện thiết bị đã hoàn tất định hình và thử nghiệm tiền trung gian, dự kiến giao hàng trong quý 4 năm nay.

Đóng gói tiên tiến: Từ 'xây nhà một tầng' đến 'xây nhà cao tầng'

Sự nóng lên của đế kính phản ánh một chuyển hướng sâu sắc trong ngành bán dẫn: từ 'cạnh tranh quy trình' sang 'cạnh tranh đóng gói'. Ông Dương Đạo Hồng (Yang Daohong), Giám đốc Phòng thí nghiệm Giang Thành Hồ Bắc, có một hình ảnh so sánh: 'Đóng gói truyền thống giống như xây nhà một tầng trên chip, chip càng nhỏ càng khó; còn đóng gói tiên tiến là xây nhà cao tầng trên chip, cùng diện tích nhưng hiệu quả gấp đôi.'

Thị trường đã phản hồi. Nhà máy đóng gói và kiểm tra số 1 thế giới ASE gần đây thông báo tăng giá đóng gói tiên tiến lên tới hơn 20%. Công ty nghiên cứu thị trường Yole dự báo thị trường đóng gói tiên tiến toàn cầu sẽ đạt 54 tỷ USD vào năm 2025 và tăng gấp đôi lên 109 tỷ USD vào năm 2031.

Hoa Công Laser đã nắm bắt cơ hội này. Ông Trần Tuấn cho biết công ty đã hình thành bố cục hoàn chỉnh từ gia công đế đến đóng gói cuối. Ngoài thiết bị khoan lỗ kính, Hoa Công Laser còn ra mắt thiết bị khoan lỗ thông minh cho đế tấm, thiết bị đánh dấu laser cho thành phẩm đế tấm, v.v. Các thiết bị khoan lỗ laser và đánh dấu tự động cho đế hữu cơ đã được công nghiệp hóa. Tuy nhiên, ông Trần Tuấn thừa nhận: 'Mặc dù ai cũng công nhận đế kính là xu hướng, nhưng thời điểm sản xuất hàng loạt thực sự vẫn chưa xác định.' Ngành dự báo giai đoạn 2026-2028 là thời kỳ chuyển tiếp then chốt từ phòng thí nghiệm sang sản xuất hàng loạt.

Quang Cảng: 'Nền móng vật lý' cho AI Trung Quốc

Ông Tôn Kiến (Sun Jian), Giám đốc khu vực Hoa Trung của Alibaba Cloud, phát biểu tại hội nghị: 'Trung tâm dữ liệu là xương cốt, sợi quang là dây thần kinh, chip là tế bào, còn kết nối quang, thiết bị laser, đóng gói tiên tiến chính là nền móng vật lý của AI. Nền móng càng sâu, càng vững, quyết định AI Trung Quốc có thể đi bao xa.' Ông giải thích thêm: 'Hai năm trước mọi người so xem ai có nhiều thẻ (GPU) hơn, mô hình lớn hơn; giờ càng rõ rằng thứ thực sự quyết định AI có chạy được hay không là hệ thống vật lý phía sau. Gió đang thổi từ thuật toán sang sản xuất, từ phòng thí nghiệm sang dây chuyền sản xuất.'

Quang Cảng (Optics Valley) đang đẩy mạnh bố trí 'nền móng vật lý'. Ngày 26/6, Khu công nghiệp sáng tạo quang của Hoa Công Khoa Kỹ chính thức khai trương, nhằm xây dựng trung tâm đổi mới tích hợp 'Quang + AI + Sản xuất thông minh bằng laser'. Chỉ 4 ngày sau, dây chuyền thử nghiệm đóng gói tiên tiến của Tinh Thần Kỹ Thuật (Star Technology) đã hoàn tất việc chuyển các thiết bị lõi đầu tiên, đánh dấu bước vào giai đoạn lắp đặt và chạy thử trước khi sản xuất. Dự án xây dựng phòng sạch tiêu chuẩn cao 9700 mét vuông, cung cấp giải pháp một cửa từ thử nghiệm tích hợp đến sản xuất rủi ro cho các chip AI hiệu năng cao, thiết bị đầu cuối thông minh, cảm biến-tích hợp-lưu trữ-tính toán và quang điện tử tích hợp.

Hai sự kiện cách nhau chỉ hơn 10 km và 4 ngày, phác họa mật độ và tốc độ xây dựng nền móng AI của Quang Cảng. Từ một sợi quang khởi đầu, đến nay bao phủ toàn bộ chuỗi phần cứng AI, vùng đất này đã dày công xây dựng nền tảng vật lý vững chắc cho ngành AI Trung Quốc trong nhiều thập kỷ.

Theo Wuhan

Ảnh: Ivan Chumak / Pexels