Chip thông minh: Cơ hội cho các quốc gia mới như Việt Nam trong kỷ nguyên AI

Chip không còn chỉ là “công cụ tính toán”, mà đang trở thành một hệ thống thông minh hoàn chỉnh. Theo Giáo sư Oh Hyun Seok, Trưởng khoa Thiết kế Bán dẫn, Đại học Gachon, trước đây, chip chỉ thực hiện các lệnh được lập trình sẵn. Nhưng ngày nay, chip có thể tích hợp nhiều lớp chức năng - từ tính toán, bộ nhớ đến tăng tốc AI - để trực tiếp tham gia vào quá trình ra quyết định.

Giáo sư Oh Hyun Seok giải thích rằng điểm cốt lõi của sự tiến hóa này nằm ở kiến trúc. Trong nhiều thập kỷ, CPU và GPU là trung tâm của hệ thống tính toán. Tuy nhiên, với sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo, các kiến trúc này dần bộc lộ giới hạn, đặc biệt về hiệu suất năng lượng và khả năng xử lý song song ở quy mô lớn.

Thay vào đó, các dòng chip thông minh, chuyên dụng như NPU hay TPU đang nổi lên như lời giải, có thể xử lý các tác vụ học sâu với hiệu quả vượt trội. Sự chuyển dịch này cũng đồng nghĩa với việc chip ngày càng “hiểu” dữ liệu nhiều hơn. Khi năng lực xử lý được tích hợp sâu với bộ nhớ và kết nối, ranh giới giữa phần cứng và phần mềm bắt đầu mờ đi. Chip không chỉ chạy thuật toán - mà trở thành một phần của chính hệ thống trí tuệ.

GIẢI BÀI TOÁN NĂNG LƯỢNG CỦA AI

Đáng chú ý, thách thức lớn nhất của ngành bán dẫn từng là việc tăng tốc độ xử lý, song hiện nay bài toán trung tâm lại là năng lượng. Giáo sư Oh Hyun Seok cho biết trong nhiều hệ thống hiện đại, việc di chuyển dữ liệu tiêu tốn năng lượng nhiều hơn cả việc xử lý dữ liệu.

“Chúng ta đã tối ưu hóa việc tính toán trong nhiều năm, nhưng lại bỏ qua chi phí của việc di chuyển dữ liệu”, Giáo sư Oh phân tích. “Trong các hệ thống AI, dữ liệu liên tục được chuyển qua lại giữa bộ nhớ và bộ xử lý. Chính quá trình này đang trở thành nút thắt lớn nhất”.

Để giải quyết vấn đề này, ngành công nghiệp đang theo đuổi một hướng tiếp cận mới: đưa tính toán đến gần dữ liệu hơn. Các mô hình như tính toán gần bộ nhớ, tính toán trong bộ nhớ hay kiến trúc xử lý trong bộ nhớ đang được phát triển mạnh mẽ. Thay vì vận chuyển dữ liệu qua nhiều lớp phần cứng, hệ thống cho phép xử lý ngay tại nơi dữ liệu tồn tại.

Song song đó, công nghệ đóng gói tiên tiến - đặc biệt là chip thông minh - đang mở ra những khả năng mới. Việc xếp chồng các lớp logic và bộ nhớ theo chiều dọc giúp rút ngắn đáng kể khoảng cách truyền tín hiệu. Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn giảm tiêu thụ năng lượng, một yếu tố ngày càng mang tính sống còn.

Một xu hướng đáng chú ý khác là việc sử dụng AI để thiết kế chip. Với không gian thiết kế cực kỳ phức tạp, các công cụ truyền thống khó có thể tối ưu toàn diện. AI, với khả năng học và tìm kiếm trong không gian lớn, đang giúp rút ngắn đáng kể thời gian phát triển, đồng thời tạo ra những thiết kế hiệu quả hơn.

CƠ HỘI CỦA VIỆT NAM TRONG THỊ TRƯỜNG CHIP THÔNG MINH

Trao đổi với Tạp chí Kinh tế Việt Nam / VnEconomy, GS. Hyun Seok Oh nhận định Việt Nam có nhiều cơ hội trong lĩnh vực chip thông minh, nhờ sở hữu một lực lượng kỹ sư trong các lĩnh vực thiết kế vi mạch và phát triển phần mềm.

Ông cho biết ngành bán dẫn có hai trụ cột là sản xuất (fabrication) và thiết kế (design). Ở mảng sản xuất, việc xây dựng các nhà máy chế tạo chip đòi hỏi nguồn vốn khổng lồ, lên tới hàng chục tỷ USD, cùng hệ thống thiết bị cực kỳ phức tạp như quang khắc hay lắng đọng vật liệu. Đây là rào cản lớn đối với các quốc gia đang phát triển, là cuộc chơi của vốn và quy mô và không nhiều quốc gia có thể tham gia ngay từ đầu”, Giáo sư Oh thẳng thắn.

Ngược lại, thiết kế vi mạch và phát triển phần mềm được đánh giá là con đường khả thi hơn với các quốc gia như Việt Nam. Khác với sản xuất, lĩnh vực này không yêu cầu hạ tầng vật lý quá lớn mà chủ yếu dựa vào trí tuệ con người và công cụ thiết kế. Điều này phù hợp với những quốc gia đang có nguồn lực tài chính hạn chế như Việt Nam. “Bạn có thể bắt đầu với một nhóm kỹ sư giỏi và các hệ thống máy tính phù hợp. Đây là điểm mà Việt Nam hoàn toàn có thể tận dụng”, ông nói.

Ở góc độ thị trường, cơ hội cũng được đánh giá rất rộng mở. Nhu cầu về chip thông minh đang tăng mạnh cùng với sự phát triển của AI, Internet vạn vật (IoT), xe tự hành và các hệ thống công nghiệp tự động. “Điều này tạo ra không gian lớn cho các quốc gia mới tham gia, đặc biệt trong các phân khúc thiết kế và tối ưu hóa giải pháp”, GS. Hyun Seok Oh cho biết.

Thiết kế vi mạch và phát triển phần mềm được đánh giá là con đường khả thi hơn với các quốc gia như Việt Nam. Khác với sản xuất, lĩnh vực này không yêu cầu hạ tầng vật lý quá lớn mà chủ yếu dựa vào trí tuệ con người và công cụ thiết kế. Điều này phù hợp với những quốc gia đang có nguồn lực tài chính hạn chế như Việt Nam.

Ở góc độ thị trường, cơ hội cũng được đánh giá rất rộng mở. Nhu cầu về chip thông minh đang tăng mạnh cùng với sự phát triển của AI, Internet vạn vật (IoT), xe tự hành và các hệ thống công nghiệp tự động.

“Thị trường chip thông minh vẫn đang mở, và không phải tất cả đều bị chiếm lĩnh bởi các tập đoàn lớn”, Giáo sư Oh nhận định. “Những quốc gia có khả năng cung cấp giải pháp thiết kế hiệu quả, linh hoạt và tiết kiệm chi phí vẫn có cơ hội giành thị phần”.

AI SẼ VẬN HÀNH THẾ GIỚI, NHƯNG CHIP SẼ VẬN HÀNH AI

Theo chuyên gia, sự tiến hóa của chip thông minh không chỉ là câu chuyện công nghệ, mà còn là câu chuyện về cấu trúc của toàn bộ nền kinh tế. Khi AI trở thành trung tâm của sản xuất và vận hành, chip chính là yếu tố quyết định khả năng hiện thực hóa các hệ thống đó.

Trong các nhà máy thông minh, chip AI cho phép robot và dây chuyền sản xuất hỗ trợ đưa ra quyết định theo thời gian thực. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào con người, hệ thống có thể điều chỉnh, tối ưu và phản ứng với các biến động.

Trong lĩnh vực năng lượng, chip thông minh giúp quản lý và phân phối điện năng một cách linh hoạt hơn, đặc biệt trong bối cảnh năng lượng tái tạo ngày càng phổ biến. Với xe tự hành, yêu cầu còn khắt khe hơn: mọi quyết định phải được đưa ra gần như ngay lập tức, với độ trễ cực thấp và độ chính xác cao.

“Trong các hệ thống như xe tự hành hay robot hình người, chip không chỉ là một thành phần, nó là trung tâm của toàn bộ hệ thống”, Giáo sư Oh nhận định. “Nếu không có một nền tảng phần cứng đủ mạnh và đủ hiệu quả, mọi tiến bộ trong AI sẽ khó có thể triển khai trong thực tế”.

Áp lực đối với ngành bán dẫn ngày càng lớn khi nhu cầu tính toán cho AI tăng trưởng theo cấp số nhân. Theo các ước tính, nhu cầu này có thể tăng gấp nhiều lần mỗi năm, vượt xa tốc độ cải thiện hiệu năng phần cứng truyền thống.

Chip thông minh được cho là đang trở thành một yếu tố chiến lược. Không chỉ các tập đoàn công nghệ, mà cả các quốc gia cũng đang đầu tư mạnh mẽ vào lĩnh vực này, coi đây là nền tảng cho tăng trưởng dài hạn và an ninh công nghệ.

“AI có thể là bộ não, nhưng chip chính là cơ thể cho phép bộ não đó tồn tại và hoạt động. Không có chip, AI chỉ là một ý tưởng”, Giáo sư Oh Hyun Seok nói. “AI sẽ vận hành thế giới, nhưng chính chip sẽ vận hành AI”.