Người khổng lồ sản xuất chip Intel và Nvidia đối đầu thách thức từ Amazon, Google và Apple

Việc chế tạo chip tùy chỉnh đã bùng nổ tại các công ty công nghệ lớn, được thúc đẩy bởi việc mở rộng mô hình kinh doanh và sự phát triển của AI

By Asa Fitch

Các công ty bán dẫn lớn nhất thế giới phải đối mặt với mối đe dọa cạnh tranh ngày càng tăng: những khách hàng lớn nhất của họ sản xuất chip của riêng mình phù hợp với các sêu lĩnh vực về điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo.

Việc sản xuất chip từ lâu đã được cai trị bởi các nhà sản xuất và nhà thiết kế lớn như Intel Corp., Advanced Micro Devices Inc. và nhà sản xuất chip đồ họa Nvidia Corp. Giờ đây Amazon.com Inc., Microsoft Corp. và Google đang tham gia vào cuộc chơi trong công cuộc săn lùng hiệu suất được cải thiện và chi phí thấp hơn, thay đổi cán cân quyền lực trong ngành và thúc đẩy các nhà sản xuất chip truyền thống đáp ứng bằng cách xây dựng các chip chuyên biệt hơn cho các khách hàng lớn.

Amazon trong tháng này đã tiết lộ một con chip mới hứa hẹn sẽ tăng tốc cách các thuật toán sử dụng trí tuệ nhân tạo học hỏi từ dữ liệu. Công ty đã thiết kế các bộ xử lý khác cho nhánh điện toán đám mây của mình, được gọi là Amazon Web Services, bao gồm bộ não của máy tính được gọi là bộ xử lý trung tâm.

Đại dịch và sự bùng nổ về nhu cầu đám mây là lực đẩy mạnh mẽ hối thúc các đại gia công nghệ tự sản xuất chip

Đại dịch đã thúc đẩy sự gia tăng của điện toán đám mây khi các công ty khắp nơi đã chấp nhận loại công cụ kỹ thuật số sử dụng các máy chủ từ xa đó. Amazon, Microsoft, Google và những công ty khác đã có được sự phát triển mạnh mẽ trên nền tảng đám mây trong giai đoạn làm việc từ xa.

Các khách hàng doanh nghiệp cũng ngày càng ưa thích việc phân tích dữ liệu họ thu thập được về sản phẩm và khách hàng của mình, thúc đẩy nhu cầu về các công cụ trí tuệ nhân tạo để hiểu tất cả thông tin đó.

Google là người đi đầu trong số những gã khổng lồ công nghệ, phát hành bộ xử lý AI vào năm 2016 và đã cập nhật phần cứng nhiều lần kể từ đó. Gã khổng lồ phần mềm Microsoft, công ty số 2 về đám mây sau Amazon, cũng đã đầu tư vào thiết kế chip, bao gồm một chip có thể lập trình để xử lý AI và một chip khác giúp tăng cường bảo mật. Nó hiện cũng đang hoạt động trên một bộ xử lý trung tâm, theo một nguồn tin tin cậy. Bloomberg News trước đây đã nhắc tới nỗ lực trong mảng CPU của Microsoft.

Thúc đẩy bước đi của những gã khổng lồ công nghệ là những thay đổi trong cách vận hành của thế giới bán dẫn và ngày càng có ý thức rằng Định luật Moore — giả định cơ bản của ngành về sự cải thiện ổn định trong hiệu suất chip — đang mất dần đi sự phù hợp. Do đó, các công ty đang tìm kiếm những cách mới để tạo ra hiệu suất tốt hơn, không phải lúc nào cũng đo bằng tốc độ, mà đôi khi là mức tiêu thụ điện năng hoặc sinh nhiệt thấp hơn.

Định luật Moore có còn phù hợp?

“Định luật Moore đã tồn tại được 55 năm và đây là lần đầu tiên nó chậm lại về mặt vật chất”, Partha Ranganathan, phó chủ tịch kiêm kỹ sư trong đơn vị đám mây của Google, đơn vị đang theo đuổi các chip chuyên biệt, cho biết.

Quy mô khủng của các công ty khổng lồ cung cấp dịch vụ đám mây là một thách thức đối với các nhà sản xuất chip truyền thống. Trước đây, các nhà sản xuất chất bán dẫn có xu hướng thiết kế chất bán dẫn hiệu suất cao của họ cho các ứng dụng chung, để khách hàng thích nghi và tận dụng tối đa chip. Giờ đây, những khách hàng lớn nhất có khả năng tài chính để thúc đẩy các thiết kế tối ưu hơn.

‘Trong khi Intel vào những năm 1990 là một thế lực có quy mô lớn hơn tất cả các khách hàng của họ, thì giờ đây, khách hàng có quy mô vượt trội so với nhà cung cấp. Do đó, họ có nhiều vốn hơn và nhiều kiến thức chuyên môn hơn để tự sản xuất các cấu kiện quan trọng’

– James Wang của ARK Investment Management

Nvidia, hiện là nhà sản xuất chip lớn nhất của Hoa Kỳ tính theo vốn hóa thị trường, có giá trị 330 tỷ USD và Intel ở mức 207 tỷ USD. Các công ty khổng lồ về đám mây, Amazon, Microsoft và Alphabet, công ty mẹ của Google, mỗi công ty có giá trị thị trường cao nhất là 1 nghìn tỷ đô la.

Những nỗ lực kiểu may đo này khả thi được một phần nhờ sự gia tăng của các nhà sản xuất chip theo hợp đồng, những công ty sản xuất chất bán dẫn theo thiết kế của các công ty khác. Sự sắp xếp này giúp các gã khổng lồ công nghệ tránh được chi phí hàng tỷ đô la cho việc xây dựng các nhà máy sản xuất chip của riêng họ. Đặc biệt, Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. đã vươn lên dẫn đầu về công nghệ sản xuất chip.

Những thay đổi này đã mang lại lợi ích cho công ty thiết kế chip Arm Holdings Ltd., công ty bán các thiết kế mạch mà bất kỳ ai cũng có thể sử dụng sau khi trả phí cấp phép. Apple là một khách hàng lớn của Arm, cũng như tất cả các công ty công nghệ lớn sản xuất chip của riêng họ.

Amazon, Google và Microsoft, mỗi công ty ước tính vận hành hàng triệu máy chủ trong các mạng lưới trung tâm dữ liệu trải dài trên toàn cầu để sử dụng cho riêng họ và cho hàng triệu khách hàng sử dụng điện toán đám mây của họ thuê. Ngay cả những cải tiến nhỏ về hiệu suất và giảm thiểu chi phí cấp nguồn và làm mát chip cũng trở nên đáng để nỗ lực khi trải rộng khắp các đế chế công nghệ rộng lớn đó. Facebook Inc. cũng đã khám phá cách làm việc trên chip của riêng mình.

David Brown, phó chủ tịch tại AWS, cho biết việc sản xuất bộ vi xử lý của riêng mình là một lựa chọn hiển nhiên đối với Amazon vì hiệu suất mà họ có thể đạt được bằng cách giảm khả năng tương thích với phần mềm cũ và các tính năng tiêu chuẩn khác của chip Intel mà các nhà khai thác trung tâm dữ liệu lớn không cần.

“Chúng tôi đã có thể tạo ra một [chip] được tối ưu hóa cho đám mây, vì vậy chúng tôi có thể loại bỏ rất nhiều thứ không cần thiết,” anh nói. Các nỗ lực sản xuất chip của Amazon đã thành công lớn với việc mua lại một công ty Israel có tên là Annapurna Labs cách đây khoảng 5 năm.

Chip tùy chỉnh ngày càng được ưa chuộng

Chip tùy chỉnh cũng đang được ưa chuộng trong các sản phẩm tiêu dùng. Apple năm nay đã bắt đầu sử dụng bộ vi xử lý của riêng mình trong máy Mac sau 15 năm tìm nguồn cung ứng từ Intel. Google đã tích hợp chip AI của mình vào điện thoại thông minh Pixel.

Linley Gwennap, một nhà phân tích ngành công nghiệp chip cho biết, cho đến nay, việc mất đơn hàng đối với các nhà sản xuất chip truyền thống vẫn còn khá khiêm tốn. Ông cho biết, thị phần của tất cả các bộ xử lý trung tâm dựa trên Arm, được sản xuất tùy chỉnh là dưới 1%. Ông nói, cho đến nay, chip AI của Google là bộ xử lý công nghệ cao nhất do công ty thiết kế, chiếm ít nhất 10% tổng số chip AI. Intel vẫn cung cấp phần lớn CPU cho các trung tâm dữ liệu.

Những công ty đương nhiệm cũng không ngồi yên trong cuộc đua giành vị trí tối cao của đám mây và chip AI. Nvidia năm nay đã đồng ý mua Arm trong thương vụ mua lại lớn nhất của ngành công nghiệp chip. Và Ian Buck, người giám sát hoạt động kinh doanh trung tâm dữ liệu của Nvidia, cho biết công ty đang hợp tác chặt chẽ với những khách hàng lớn nhất của mình để tối ưu hóa việc sử dụng chip trong thiết lập phần cứng của họ.

Intel cho biết khoảng 60% bộ xử lý trung tâm máy chủ của họ bán cho các nhà khai thác trung tâm dữ liệu lớn được tùy chỉnh theo nhu cầu của khách hàng, thường bằng cách tắt các tính năng của chip mà họ không cần.

Và Intel đã đầu tư vào bộ xử lý AI và phần cứng chuyên dụng khác của riêng mình, bao gồm cả việc mua Habana Labs có trụ sở tại Israel vào năm ngoái với giá khoảng 2 tỷ USD. AWS gần đây đã đồng ý đưa các chip huấn luyện AI của Habana vào các trung tâm dữ liệu của mình, khi Amazon phát triển các chip cạnh tranh mà họ cho rằng sẽ hoạt động tốt hơn khi chúng xuất hiện vào năm sau.

Remi El-Ouazzane, giám đốc chiến lược của Nhóm nền tảng dữ liệu của Intel, cho biết chip của Habana tại AWS có thể thách thức Nvidia, người chơi thống trị trong thị trường huấn luyện AI mà theo ông là sẽ trị giá hơn 25 tỷ USD vào năm 2024. “Đó là một mạng lưới lớn cơ hội mới cho Intel, và đó là một thị trường rất rộng lớn, ”ông nói.

Nguồn: WSJ