Thế Việt
Writer
Tại sự kiện Intel Foundry Direct 2025 vừa diễn ra, Intel đã chính thức hé lộ những thông tin kỹ thuật chi tiết đầu tiên về tiến trình bán dẫn 14A (tương đương 1.4nm), thế hệ kế nhiệm của 18A và dự kiến bước vào sản xuất thử nghiệm năm 2027. Đáng chú ý, Intel không chỉ tập trung vào việc tăng mật độ bóng bán dẫn mà còn giới thiệu các công nghệ thiết kế và kiến trúc mới đầy sáng tạo, hứa hẹn mang lại bước nhảy vọt về hiệu suất trên mỗi watt (performance-per-watt) – một yếu tố then chốt trong cuộc đua chip hiện đại.
Cải thiện hiệu năng và hiệu quả năng lượng
Theo Intel, tiến trình 14A sẽ mang lại mức cải thiện hiệu suất trên mỗi watt từ 15 đến 20% so với tiến trình 18A. Điều này có nghĩa là các con chip 14A có thể hoặc là giảm tới 35% điện năng tiêu thụ ở cùng mức hiệu năng, hoặc duy trì mức tiêu thụ điện nhưng tăng đáng kể tốc độ xung nhịp. Mức tăng mật độ bóng bán dẫn cũng đạt 1.3 lần so với thế hệ trước.
Sự cải thiện này đến từ sự kết hợp của nhiều yếu tố. Đầu tiên là hệ thống cấp điện từ mặt sau PowerVia (đã giới thiệu từ 18A nhưng tiếp tục được tối ưu), giúp giảm trở kháng và tăng hiệu quả cấp nguồn. Thứ hai là kiến trúc bóng bán dẫn Gate-All-Around thế hệ mới RibbonFET 2, được cho là cải thiện tốc độ đóng cắt và mật độ.
"Turbo Cell" - Giải pháp cho nút thắt cổ chai
Tuy nhiên, điểm nhấn kỹ thuật gây chú ý nhất trên 14A chính là công nghệ Turbo Cell. Đây là một phương pháp thiết kế logic hoàn toàn mới do Intel phát triển nhằm giải quyết các nút thắt cổ chai về hiệu suất (performance bottlenecks), đặc biệt là trên các đường tín hiệu quan trọng (critical paths) – những đường dẫn có độ trễ lớn nhất và quyết định tần số hoạt động tối đa của toàn bộ con chip.
Thông thường, để tăng tốc các đường dẫn quan trọng này, các nhà thiết kế phải sử dụng các bóng bán dẫn (transistor) có tốc độ chuyển mạch cao hơn, nhưng điều này thường phải đánh đổi bằng việc tiêu thụ nhiều điện năng hơn và chiếm nhiều diện tích hơn (mật độ thấp hơn). Turbo Cell đưa ra một giải pháp thông minh hơn: nó cho phép kết hợp linh hoạt giữa các tế bào logic (logic cells) tiêu chuẩn/tiết kiệm điện với các "Turbo Cells" hiệu suất cao trong cùng một khối thiết kế. Điều này cho phép tăng cường dòng dẫn động (drive current) của transistor một cách có chọn lọc tại các khu vực cần hiệu năng cao mà vẫn duy trì được mật độ thiết kế tổng thể tốt. Turbo Cell đặc biệt hiệu quả khi dùng với các thư viện cell chiều cao thấp (low-height cells), giúp tăng hiệu suất mà không làm tăng diện tích.
Chiến lược đổi mới toàn diện
Việc giới thiệu PowerVia, RibbonFET 2 và đặc biệt là Turbo Cell cho thấy chiến lược của Intel trong việc giành lại vị thế dẫn đầu không chỉ dựa vào việc thu nhỏ bóng bán dẫn theo Định luật Moore truyền thống (vốn ngày càng khó khăn và tốn kém), mà còn tập trung mạnh mẽ vào đổi mới ở cấp độ kiến trúc vật lý và thiết kế logic. Đây là cách tiếp cận toàn diện nhằm giải quyết đồng thời cả bài toán hiệu năng, điện năng và mật độ - ba trụ cột quan trọng nhất của công nghệ chip hiện đại.
Dù còn tới hai năm nữa mới đến giai đoạn sản xuất thử nghiệm, những hé lộ về tiến trình 14A cho thấy quyết tâm và năng lực đổi mới của Intel trong cuộc đua bán dẫn ngày càng khốc liệt với các đối thủ như TSMC và Samsung.
Cải thiện hiệu năng và hiệu quả năng lượng
Theo Intel, tiến trình 14A sẽ mang lại mức cải thiện hiệu suất trên mỗi watt từ 15 đến 20% so với tiến trình 18A. Điều này có nghĩa là các con chip 14A có thể hoặc là giảm tới 35% điện năng tiêu thụ ở cùng mức hiệu năng, hoặc duy trì mức tiêu thụ điện nhưng tăng đáng kể tốc độ xung nhịp. Mức tăng mật độ bóng bán dẫn cũng đạt 1.3 lần so với thế hệ trước.
Sự cải thiện này đến từ sự kết hợp của nhiều yếu tố. Đầu tiên là hệ thống cấp điện từ mặt sau PowerVia (đã giới thiệu từ 18A nhưng tiếp tục được tối ưu), giúp giảm trở kháng và tăng hiệu quả cấp nguồn. Thứ hai là kiến trúc bóng bán dẫn Gate-All-Around thế hệ mới RibbonFET 2, được cho là cải thiện tốc độ đóng cắt và mật độ.
"Turbo Cell" - Giải pháp cho nút thắt cổ chai
Tuy nhiên, điểm nhấn kỹ thuật gây chú ý nhất trên 14A chính là công nghệ Turbo Cell. Đây là một phương pháp thiết kế logic hoàn toàn mới do Intel phát triển nhằm giải quyết các nút thắt cổ chai về hiệu suất (performance bottlenecks), đặc biệt là trên các đường tín hiệu quan trọng (critical paths) – những đường dẫn có độ trễ lớn nhất và quyết định tần số hoạt động tối đa của toàn bộ con chip.
Thông thường, để tăng tốc các đường dẫn quan trọng này, các nhà thiết kế phải sử dụng các bóng bán dẫn (transistor) có tốc độ chuyển mạch cao hơn, nhưng điều này thường phải đánh đổi bằng việc tiêu thụ nhiều điện năng hơn và chiếm nhiều diện tích hơn (mật độ thấp hơn). Turbo Cell đưa ra một giải pháp thông minh hơn: nó cho phép kết hợp linh hoạt giữa các tế bào logic (logic cells) tiêu chuẩn/tiết kiệm điện với các "Turbo Cells" hiệu suất cao trong cùng một khối thiết kế. Điều này cho phép tăng cường dòng dẫn động (drive current) của transistor một cách có chọn lọc tại các khu vực cần hiệu năng cao mà vẫn duy trì được mật độ thiết kế tổng thể tốt. Turbo Cell đặc biệt hiệu quả khi dùng với các thư viện cell chiều cao thấp (low-height cells), giúp tăng hiệu suất mà không làm tăng diện tích.
Chiến lược đổi mới toàn diện
Việc giới thiệu PowerVia, RibbonFET 2 và đặc biệt là Turbo Cell cho thấy chiến lược của Intel trong việc giành lại vị thế dẫn đầu không chỉ dựa vào việc thu nhỏ bóng bán dẫn theo Định luật Moore truyền thống (vốn ngày càng khó khăn và tốn kém), mà còn tập trung mạnh mẽ vào đổi mới ở cấp độ kiến trúc vật lý và thiết kế logic. Đây là cách tiếp cận toàn diện nhằm giải quyết đồng thời cả bài toán hiệu năng, điện năng và mật độ - ba trụ cột quan trọng nhất của công nghệ chip hiện đại.
Dù còn tới hai năm nữa mới đến giai đoạn sản xuất thử nghiệm, những hé lộ về tiến trình 14A cho thấy quyết tâm và năng lực đổi mới của Intel trong cuộc đua bán dẫn ngày càng khốc liệt với các đối thủ như TSMC và Samsung.
