Lệnh cấm vi mạch bán dẫn mới của Hoa Kỳ có thể làm tê liệt sự phát triển AI và siêu máy điện toán của Trung Quốc
Anne Zhang và Sean Tseng – Thứ năm, 03/11/2022 – Khi mọi khía cạnh của cuộc sống hiện tại trở nên số hóa, không chỉ các nền kinh tế mà sự ảnh hưởng của các quốc gia cũng sẽ ngày càng phụ thuộc vào mức độ thành thạo trong công nghệ, với máy điện toán siêu cấp là phần trung tâm của cạnh tranh.
Hôm 07/10, Bộ Thương mại Hoa Kỳ đã ban hành các biện pháp kiểm soát xuất cảng sâu rộng mới nhằm ngăn cản Trung Quốc tiếp cận các trang thiết bị sản xuất vi mạch bán dẫn hiện đại và một số vi mạch bán dẫn tân tiến được sản xuất theo công nghệ của Hoa Kỳ, bất kể vi mạch bán dẫn đó có được sản xuất tại Hoa Kỳ hay không.
Hành động này là nỗ lực mới nhất của Hoa Thịnh Đốn nhằm cản trở quá trình hiện đại hóa quân sự và sự phát triển của các máy điện toán siêu cấp của Trung Quốc.
Theo các quy định mới, các nhà sản xuất vi mạch bán dẫn hàng đầu Hoa Kỳ chẳng hạn như Nvidia và AMD sẽ bị cấm bán vi mạch bán dẫn máy điện toán siêu cấp và trí tuệ nhân tạo (AI) cao cấp cho các công ty Trung Quốc.
Các máy điện toán siêu cấp, với khả năng giải quyết dữ liệu và tính toán hiệu suất cao, thường được coi là biểu tượng cho sức mạnh khoa học và công nghệ của một quốc gia.
Các biện pháp trừng phạt mới nhất của Hoa Kỳ nhằm hạn chế khả năng Trung Quốc có được các vi mạch bán dẫn máy điện toán siêu cấp, theo báo báo hôm 11/10 của Trung tâm Nghiên cứu Chiến lược và Quốc tế (CSIS), một tổ chức tư vấn có trụ sở tại Hoa Thịnh Đốn.
Ông Gregory C. Allen, giám đốc của Dự án Quản trị Trí tuệ Nhân tạo (AI) và một thành viên cao cấp trong Chương trình Công nghệ Chiến lược tại CSIS cho biết trong báo cáo, “Vi mạch bán dẫn AI cao cấp có thể không còn được bán cho bất kỳ một thực thể nào hoạt động tại Trung Quốc, cho dù đó là tổ chức quân sự Trung Quốc, công ty công nghệ Trung Quốc hoặc thậm chí một công ty của Hoa Kỳ hoạt động tại trung tâm dữ liệu ở Trung Quốc.”
Trong báo cáo trên, ông Allen nói rằng Nvidia và AMD là một trong số ít các nhà thiết kế vi mạch bán dẫn trên thế giới có khả năng tạo ra các vi mạch bán dẫn cho AI hoặc máy điện toán siêu cấp — với các bộ xử lý song song rất mạnh và tốc độ kết nối rất nhanh. Đặc biệt, Nvidia cung cấp một hệ sinh thái nhu liệu mạnh mẽ được gọi là CUDA, được các lập trình viên sử dụng rộng rãi để “viết nhu liệu song song hàng loạt, [về căn bản là tất cả các nhu liệu AI hiện đại].”
Nvidia Drive Pegasus, máy điện toán siêu cấp AI đầu tiên trên thế giới dành cho taxi tự lái cấp 5, được trưng bày tại phòng triển lãm thương mại công nghệ tiêu dùng CES tại Las Vegas, Nevada, ngày 09/01/2018. (Ảnh: Alex Wong/Getty Images)
Ông Allen cho biết, “Bất kỳ khách hàng nào muốn ngừng sử dụng vi mạch bán dẫn của Nvidia đều phải rời khỏi hệ sinh thái CUDA…[Vì vậy, việc cung cấp kết hợp nhu liệu của CUDA và cương liệu của Nvidia [đã giải thích] tại sao Nvidia chiếm 95% doanh số bán vi mạch bán dẫn ở Trung Quốc.”
Trong khi đó, các lệnh trừng phạt gần đây của Hoa Kỳ cũng đã rút ra bài học kinh nghiệm từ quá khứ khi cố gắng ngăn chặn hoàn toàn quân đội Trung Quốc có được các vi mạch bán dẫn tân tiến.
Trong quá khứ, bất chấp các biện pháp hạn chế xuất cảng công nghệ của Hoa Kỳ dành cho quân đội Trung Quốc, các vi mạch bán dẫn do các công ty Hoa Kỳ thiết kế cuối cùng vẫn rơi vào tay của Quân Giải phóng Nhân dân (PLA).
Chiến lược kết hợp quân sự-dân sự của ĐCSTQ
Chiến lược kết hợp quân sự-dân sự của ĐCSTQ khiến các nhà quản lý Hoa Kỳ gần như không phân biệt được người dùng cuối cùng là thuộc về quân sự hay không thuộc về quân sự ở Trung Quốc, vốn là cơ sở của hầu hết các biện pháp kiểm soát xuất cảng của Hoa Kỳ.
Mô hình kết hợp trên cho phép quân đội Trung Quốc vượt qua các kiểm soát xuất cảng của Hoa Kỳ và có quyền truy cập bí mật vào công nghệ và thiết bị của Hoa Kỳ thông qua các đối tác dân sự — một lỗ hổng mà ĐCSTQ đã khai thác.
Báo cáo của ông Allen cho biết chính quyền ông Obama vào năm 2015 đã chặn nhà sản xuất vi mạch bán dẫn Intel của Hoa Kỳ bán vi mạch bán dẫn cao cấp Xeon cho các trung tâm nghiên cứu máy điện toán siêu cấp của quân đội Trung Quốc, chẳng hạn Đại học Quốc gia về Công nghệ Quốc phòng (NUDT). Trong khi chính sách chấm dứt bán hàng trực tiếp từ các công ty Hoa Kỳ cho quân đội Trung Quốc, chính sách này hoàn toàn không hiệu quả trong việc ngăn chặn việc bán hàng gián tiếp cho các công ty vỏ bọc đã giúp quân đội Trung Quốc tránh khỏi các biện pháp kiểm soát xuất cảng.
“NUDT của Trung Quốc không chỉ chế tạo các máy điện toán siêu cấp hàng đầu thế giới mới sau khi các hạn chế có hiệu lực, mà những máy điện toán siêu cấp mới đó vẫn sử dụng vi mạch bán dẫn Xeon mới nhất (và bị cấm) của Intel. Nói rộng hơn, các cuộc kiểm tra tất cả các loại thiết bị quân sự của Trung Quốc cho thấy các loại thiết bị này đều vô cùng phụ thuộc vào vi mạch bán dẫn của Hoa Kỳ,” báo cáo trên cho biết.
Tuy nhiên, các hạn chế xuất cảng mới nhất do chính phủ ông Biden thực hiện về căn bản có ý định “chấm dứt mọi hoạt động bán [vi mạch bán dẫn cao cấp dùng trong AI] cho Trung Quốc,” bất kể đó là áp dụng cho quân sự hay dân sự.
Lệnh cấm vi mạch bán dẫn mở rộng đến cả ‘nhân tài’
Ngoài ra, “quy tắc sản phẩm trực tiếp hải ngoại” mới không chỉ áp dụng cho Nvidia hoặc AMD. Quy tắc này sẽ ngăn Trung Quốc có được các thiết bị sản xuất vi mạch bán dẫn và vi mạch bán dẫn được chế tạo bởi công nghệ của Hoa Kỳ, cho dù các vi mạch đó có được sản xuất tại Hoa Kỳ hay không.
Lệnh cấm mang tính càn quét này cũng mở rộng đối với “các nhân tài,” nghiêm cấm một cách hiệu quả không cho người dân Hoa Kỳ hỗ trợ phát triển hoặc sản xuất vi mạch bán dẫn trong danh sách hạn chế.
Theo quy định mới này, công dân Hoa Kỳ trong các công ty liên quan đến vi mạch bán dẫn của Trung Quốc sẽ đối mặt với sự lựa chọn giữa việc mất quốc tịch Hoa Kỳ hoặc bỏ việc ở Trung Quốc.
Trong nhiều năm, các biện pháp kiểm soát xuất cảng của Hoa Kỳ sang Trung Quốc chỉ nhằm vào công nghệ, sản phẩm, công ty, hoặc tổ chức. Tuy nhiên, lệnh cấm mới lần đầu tiên mở rộng kiểm soát xuất cảng đối với cả cá nhân công dân Mỹ và những người có thẻ xanh. Đây được coi là lệnh cấm mang tính hạn chế nhất đối với ngành công nghiệp bán dẫn Trung Quốc cho đến nay.
Báo cáo trên cũng đề cập rằng các công ty Mỹ có lợi thế tuyệt đối trong nhu liệu thiết kế vi mạch bán dẫn được gọi là tự động hóa thiết kế điện tử (EDA). Nhu liệu này cho phép các nhà thiết kế tạo ra “các bản thiết kế [vi mạch bán dẫn] phức tạp đến kinh ngạc.”
Và ba công ty hàng đầu trên thị trường EDA là Mentor Graphics, Cadence Design Systems, và Synopsys, tất cả đều có trụ sở chính và có phần lớn nhân viên tại Hoa Kỳ.
Hồi tháng 04/2021, Tập đoàn Tư vấn Boston (BCG) và Hiệp hội Công nghiệp Chất bán dẫn (SIA) đã công bố một bản báo cáo chung (pdf). Báo cáo này cho biết các công ty có trụ sở tại Hoa Kỳ chiếm hơn 90% thị phần trong các sản phẩm logic tân tiến, chẳng hạn như CPU, GPU, hoặc FPGA dùng cho PC, máy chủ trung tâm dữ liệu, phân tích AI và hệ thống ADAS trên xe hơi.
Báo cáo này còn cho biết các công ty Hoa Kỳ đã nắm giữ hơn 40% thị phần toàn cầu trong lĩnh vực thiết bị sản xuất chất bán dẫn vào năm 2019, trong khi Trung Quốc chỉ nắm giữ dưới 5%.
Các nhà sản xuất vi mạch bán dẫn Trung Quốc hiện không thể sản xuất một số loại vi mạch tân tiến nhất. Theo lệnh trừng phạt mới từ Hoa Thịnh Đốn, các công ty Trung Quốc có thể sẽ phải xoay xở để có được các vi mạch bán dẫn tân tiến từ các nhà sản xuất vi mạch bán dẫn không phải trong nước.
Khoảng cách lớn trong công nghệ máy điện toán siêu cấp
Các nghiên cứu chỉ ra rằng ngành công nghiệp máy điện toán siêu cấp của Trung Quốc phụ thuộc rất nhiều vào các sản phẩm ngoại quốc, đặc biệt là các vi mạch bán dẫn trong các linh kiện và nhu liệu ứng dụng cốt lõi của nước này.
Số phát hành đầu tiên năm 2021 của tạp chí Bình luận Khoa học và Văn hóa (Science and Culture Review) của Trung Quốc đã đăng một bài báo có nhan đề “Bên trong sự phát triển máy điện toán siêu cấp ở Trung Quốc” (pdf, Trung văn) của ông Tư Hoành Vĩ (Si Hongwei), một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Khoa Lịch sử Khoa học thuộc Đại học Thanh Hoa Bắc Kinh.
Trong bài báo, ông Tư cho biết, hồi tháng 11/2010, máy điện toán siêu cấp Thiên Hà-1 từ Đại học Công nghệ Quốc phòng Trung Quốc (NUDT) là máy điện toán nhanh nhất thế giới tại thời điểm đó. Tuy nhiên, hơn 90% linh kiện cốt lõi của nó, như CPU và GPU là đến từ các công ty Hoa Kỳ, chẳng hạn Intel và AMD.
Tương tự, phiên bản sau, Thiên Hà-2, xếp hạng là máy điện toán siêu cấp nhanh nhất từ tháng 06/2013 đến tháng 11/2015, được phát hiện là sử dụng hầu như toàn bộ các linh kiện do Hoa Kỳ sản xuất trong hệ thống cương liệu, bao gồm bộ vi xử lý thương mại và nhiều mảng linh kiện chính.
Gần đây hơn, máy điện toán siêu cấp do Trung Quốc lắp ráp có tên là Thần Uy Thái Hồ Quang (Sunway TaihuLight), lần đầu tiên được công bố hồi tháng 06/2016, được cho là sử dụng bộ vi xử lý SW26010 do Trung Quốc thiết kế, mà theo như bài báo trên, là kém xa so với tiêu chuẩn máy điện toán siêu cấp quốc tế.
Năm 2019, tác giả bài báo Tư Hoành Vĩ đã phỏng vấn ông Chu Hưng Minh (Zhou Xingming), một chuyên gia về máy điện toán siêu cấp Trung Quốc và là viện sĩ của Viện Khoa học Trung Quốc (CAS). Ông Chu cho biết các CPU do Trung Quốc sản xuất có hiệu suất tổng thể thấp và tiêu thụ điện năng cao, và chậm hơn một thế hệ về thiết kế so với các sản phẩm ngoại quốc và tụt hậu hơn hai thế hệ so với các đối thủ cạnh tranh hàng đầu.
Ngoài ra, ông Tư cho hay các máy điện toán siêu cấp Trung Quốc cũng kém xa về hệ thống nhu liệu, chẳng hạn như hệ điều hành Kỳ Lân (Kylin) do Trung Quốc sản xuất được cài đặt trong các máy điện toán siêu cấp Thiên Hà-1 và Thiên Hà-2 “vẫn chưa thiết lập được sự phát triển nhu liệu quy mô lớn và chuỗi sinh thái người dùng.”
Ông Tư mô tả khả năng nghiên cứu và phát triển độc lập của Trung Quốc đối với nhu liệu ứng dụng trong lĩnh vực máy điện toán là “vô cùng hạn chế,” chủ yếu dựa vào các sản phẩm bán sẵn ngoại quốc.
Theo các báo cáo của truyền thông Trung Quốc, từ khi máy điện toán siêu cấp Thiên Hà-2 được công bố vào năm 2014 tại trung tâm dữ liệu Quảng Châu, máy điện toán siêu cấp này đã được sử dụng cho rất ít dự án nghiên cứu khoa học lớn của ĐCSTQ. Năm 2015, tỷ lệ sử dụng trung tâm dữ liệu này chỉ có 60%, trong khi 83% khách hàng của trung tâm dữ liệu là các cơ quan chính phủ, các trường đại học và viện nghiên cứu, và chỉ có 17% là người dùng doanh nghiệp.
Ông Tư cho biết mô hình phát triển máy điện toán siêu cấp hiện tại ở Trung Quốc chỉ có thể bắt chước và dựa vào các công nghệ của nước khác, và một khi nguồn cung bên ngoài bị cắt đứt, thì khó khăn chắc chắn sẽ xảy ra.