📌Phòng Nghiên cứu Chuỗi AI｜Số 1<5 phút hiểu chuỗi ngành công nghiệp bán dẫn>

Nhiều người mỗi ngày đều xem AI, xem NVIDIA, xem TSMC, cũng biết các thuật ngữ như CPU, GPU, HBM, nhưng thực sự có thể giải thích rõ mối quan hệ giữa chúng thì không nhiều
Nếu không hiểu rõ chuỗi ngành công nghiệp bán dẫn, muốn kiếm tiền từ AI là không thể
Còn có người vẫn không hiểu, tại sao một công ty bán dẫn, có công ty làm thiết kế, có công ty làm sản xuất, có công ty chỉ làm đóng gói
Hôm nay, tôi sẽ dùng 5 phút để giải thích rõ những vấn đề này, thông qua một chủ đề chính xuyên suốt:
Một hạt cát, làm thế nào trở thành một con chip?
Hiểu được chủ đề chính này, bạn không chỉ có thể hiểu ngành công nghiệp bán dẫn, mà còn biết giá trị của một công ty thực sự đến từ đâu
🔔① Bán dẫn, chip, CPU, rốt cuộc có mối quan hệ gì?
(Tương ứng hình ảnh 01)
Nhiều người tiếp xúc với bán dẫn, sai lầm đầu tiên là nhầm lẫn ba thuật ngữ này với nhau.
Thực tế, chúng là mối quan hệ bao hàm.
Bán dẫn, chỉ toàn bộ ngành công nghiệp.
Nó bao gồm tất cả các khâu như vật liệu, thiết bị, thiết kế, sản xuất, đóng gói kiểm tra.
Chip, là một sản phẩm được chế tạo từ vật liệu bán dẫn, về bản chất là một mạch tích hợp tích hợp một lượng lớn transistor.
Còn CPU, chỉ là một loại trong chip.
Ngoài CPU, còn có GPU, chip nhớ, chip tương tự, chip tần số vô tuyến, chip tăng tốc AI……
Vậy nên hãy nhớ một câu:
Bán dẫn là ngành, chip là sản phẩm, CPU chỉ là một loại trong chip
Nhiều người nghiên cứu cổ phiếu bán dẫn, luôn thích trực tiếp thảo luận về một công ty nào đó
Nhưng thực tế, trước khi thảo luận về công ty, điều quan trọng hơn là trước tiên phải xây dựng bản đồ chuỗi ngành này
Nếu không, giống như không biết ô tô có những bộ phận nào, nhưng lại bắt đầu phân tích công ty ô tô, rất dễ bị lạc hướng
🔔② Tại sao gọi là "Bán dẫn"?
(Tương ứng hình ảnh 02)
Vật liệu trên thế giới, có thể được chia thành ba loại.
Loại thứ nhất gọi là chất dẫn điện. Ví dụ như đồng, bạc, nhôm. Dòng điện gần như có thể tự do đi qua
Loại thứ hai gọi là chất cách điện. Ví dụ như nhựa, cao su, thủy tinh, gần như không dẫn điện
Còn bán dẫn, nằm ở giữa hai loại này.
Đặc điểm lớn nhất của nó không phải là "dẫn một chút điện", mà là có thể kiểm soát nhân tạo việc nó có dẫn điện hay không.
Vật liệu được sử dụng nhiều nhất trong chip hiện đại, chính là silic (Silicon).
Bản thân silic không phải là một chất dẫn điện đặc biệt tốt, nhưng sau khi pha tạp các nguyên tố như boron, phosphorus, khả năng dẫn điện của nó có thể được kiểm soát chính xác
Transistor, chính là được phát minh dựa trên đặc tính này
Có thể nói, không có silic, sẽ không có máy tính hiện đại. Vì vậy, toàn bộ ngành mới được gọi là ngành công nghiệp bán dẫn
🔔③ Một hạt cát, làm thế nào trở thành chip?
(Tương ứng hình ảnh 03)
Điểm xuất phát của chip, thực ra chính là cát thạch anh thông thường nhất, sau khi tinh chế ở nhiệt độ cao, thu được polysilicon có độ tinh khiết cao
Nhưng lúc này vẫn chưa thể sản xuất chip.
Bởi vì sự sắp xếp tinh thể bên trong polysilicon hỗn loạn, các electron khi di chuyển bên trong dễ bị nhiễu loạn.
Vì vậy, các kỹ sư sẽ sử dụng một quy trình gọi là phương pháp Czochralski, từ từ kéo polysilicon thành một thanh silicon đơn tinh thể hoàn chỉnh, chỉ như vậy, các electron mới có thể ổn định di chuyển theo lộ trình đã thiết kế
Tiếp theo, thanh silicon này sẽ được cắt thành từng lát tròn mỏng chỉ dưới 1 mm.
Đây chính là vật liệu cơ bản quan trọng nhất của toàn bộ ngành công nghiệp bán dẫn – Tấm bán dẫn (Wafer). Nhiều người lầm tưởng wafer chính là chip
Thực ra không phải. Wafer giống như một tờ giấy trắng
Tất cả các mạch điện, đều sẽ được vẽ trước trên tờ giấy trắng này.
Cuối cùng mới được cắt thành từng con chip riêng lẻ.
Vì vậy, trong tương lai khi bạn thấy một công ty có hoạt động kinh doanh ghi "tấm silicon" hoặc "wafer", nó bán chưa phải là chip, mà là nguyên liệu thô cơ bản nhất để sản xuất chip
🔔④ Chip, được "khắc" ra như thế nào?
(Tương ứng hình ảnh 04)
Có wafer rồi, vẫn chưa đủ. Điều thực sự quyết định hiệu suất của chip, là quy trình sản xuất phía sau.
Nhiều người nghĩ chip là được "sản xuất" ra
Thực tế, nói chính xác hơn, nó được khắc ra từng lớp một
Đầu tiên, công ty thiết kế chip sẽ hoàn thiện thiết kế mạch. Sau đó, nhà máy sản xuất sẽ phủ đều một lớp chất cản quang lên bề mặt wafer, sau đó, thông qua máy quang khắc, "phơi sáng" bản vẽ mạch đã thiết kế lên bề mặt wafer
Khu vực nào cần giữ lại, khu vực nào cần loại bỏ, đều đã được thiết kế trước.
Tiếp theo, sử dụng thiết bị ăn mòn, từ từ "ăn mòn" đi những phần không cần thiết.
Sau đó, thông qua các quy trình như lắng đọng, cấy ion, đánh bóng CMP, xếp chồng các vật liệu mới lên từng lớp.
Rồi lại quang khắc, lại ăn mòn, lại lắng đọng……
Các chip tiên tiến thường phải lặp lại quá trình này hàng trăm lần
Cuối cùng, hàng chục tỷ transistor được xây dựng trên một mảnh silicon chỉ bằng kích thước móng tay.
Đây, chính là quá trình một con chip thực sự ra đời
Đến đây, một tấm wafer đã hoàn thành các bước sản xuất phức tạp nhất.
Nhưng nó vẫn không thể sử dụng trực tiếp.
Tại sao?
Bởi vì nó vẫn chỉ là "chip trần"
🔔⑤ Tại sao chip đã làm xong, vẫn không thể bán trực tiếp?
(Tương ứng hình ảnh 05)
Sau hàng nghìn quy trình như quang khắc, ăn mòn, lắng đọng, một tấm wafer cuối cùng đã được hoàn thiện. Nhưng lúc này, nó vẫn không thể lắp vào máy tính, cũng không thể lắp vào điện thoại.
Nguyên nhân rất đơn giản.
Bởi vì nó quá giòn.
Chip thực sự, thực ra chỉ có kích thước từ vài mm vuông đến vài chục mm vuông.
Sau khi cắt ra, nó là một mảnh silicon trần trụi.
Không có lớp bảo vệ, không có chân, càng không thể kết nối với bo mạch chủ.
Vì vậy, còn phải trải qua hai bước cuối cùng:
Đóng gói (Package) và Kiểm tra (Test)
Đóng gói không chỉ đơn thuần là "bọc lại".
Nó còn đảm nhận ba công việc quan trọng:
Thứ nhất, bảo vệ chip
Thứ hai, hỗ trợ tản nhiệt
Thứ ba, kết nối chip với các mạch bên ngoài
Cuối cùng, sau khi kiểm tra, xác nhận hiệu suất, mức tiêu thụ điện năng, độ ổn định đều đáp ứng yêu cầu
Đến đây, một con chip thực sự có thể bán ra thị trường mới được coi là ra đời
Nhiều người nghĩ đóng gói chỉ là bước cuối cùng.
Thực tế, trong kỷ nguyên AI, đóng gói tiên tiến đã trở thành một trong những công nghệ quan trọng nhất của toàn bộ chuỗi ngành
Tại sao?
Bởi vì GPU ngày càng lớn, HBM ngày càng nhiều, Chiplet ngày càng phức tạp
Đóng gói không chỉ quyết định chip có thể sử dụng hay không, mà còn quyết định giới hạn trên của hiệu suất chip
Vì vậy trong những năm gần đây, đóng gói tiên tiến trở thành một trong những hướng đi nóng nhất của toàn ngành
🔔⑥ Tại sao sự phân công lao động trong các công ty bán dẫn ngày càng chi tiết?
(Tương ứng hình ảnh 06)
Nếu bạn quan sát ngành công nghiệp bán dẫn, sẽ thấy một hiện tượng rất thú vị. Hầu như không có bất kỳ doanh nghiệp nào có thể làm tất cả mọi việc
Tại sao?
Câu trả lời chỉ có hai chữ:
Quá đắt
Xây dựng một nhà máy wafer tiên tiến, thường cần đầu tư hàng chục tỷ USD, nghiên cứu và phát triển một quy trình sản xuất tiên tiến, cần vài năm
Cộng thêm thiết bị, vật liệu, quy trình, mỗi khâu đều cần tích lũy lâu dài
Vì vậy, toàn bộ ngành dần hình thành sự phân công chuyên môn hóa, mỗi công ty đều tập trung nguồn lực vào khâu mà mình giỏi nhất
Đây chính là lý do hình thành chuỗi ngành công nghiệp bán dẫn ngày nay
🔔⑦ Tại sao AI làm nóng toàn bộ chuỗi ngành?
(Tương ứng hình ảnh 08)
Nhiều người nghĩ: Xu hướng AI, chính là xu hướng của NVIDIA
Thực tế, đây chỉ là một mắt xích trong chuỗi ngành
Một máy chủ AI, không chỉ có mỗi GPU
Bên trong còn cần:
CPU phụ trách điều phối
HBM phụ trách lưu trữ tốc độ cao
PCB phụ trách kết nối
Switch tốc độ cao phụ trách truyền thông
Mô-đun quang phụ trách truyền dẫn
Đóng gói tiên tiến phụ trách tích hợp chúng lại với nhau
Bất kỳ một mắt xích nào hỏng hóc, toàn bộ máy chủ AI đều không thể hoạt động bình thường
Vì vậy mỗi khi AI tăng thêm một đô la đầu tư, người hưởng lợi không chỉ là các nhà sản xuất GPU, mà là toàn bộ chuỗi ngành công nghiệp bán dẫn.
Đây cũng là lý do trong hai năm gần đây, chúng ta không chỉ thấy NVIDIA tăng giá.
TSMC, Broadcom, Micron, SK Hynix, Samsung Electronics, Applied Materials, ASML và các công ty khác, cũng liên tục được hưởng lợi
🔔⑧ Nghiên cứu công ty bán dẫn, trước hết hãy trả lời một câu hỏi
(Tương ứng hình ảnh 09)
Khi chúng ta thấy một công ty bán dẫn, đừng vội xem PE, cũng đừng vội xem giá cổ phiếu
Trước hết hãy tự hỏi mình một câu hỏi:
Nó đứng ở vị trí nào trong chuỗi ngành?
Bởi vì vị trí trong chuỗi ngành, quyết định nó kiếm tiền từ đâu.
Công ty vật liệu, kiếm tiền từ vật tư tiêu hao
Công ty thiết bị, kiếm tiền từ bán thiết bị
Công ty thiết kế, kiếm tiền từ quyền sở hữu trí tuệ
Nhà máy wafer, kiếm tiền từ năng lực sản xuất
Nhà máy đóng gói, kiếm tiền từ quy trình tiên tiến
Các vị trí khác nhau, mô hình kinh doanh hoàn toàn khác nhau
Hiểu được điều này, logic định giá của nhiều công ty sẽ trở nên rất rõ ràng
Lời kết
Nhiều người nghiên cứu AI, chỉ nhìn vào một công ty.
Nhưng thực sự thúc đẩy cuộc cách mạng AI, chưa bao giờ là một công ty duy nhất
Mà là một chuỗi ngành hoàn chỉnh trải dài qua vật liệu, thiết bị, thiết kế, sản xuất, đóng gói, máy chủ và điện toán đám mây
Hiểu được chuỗi ngành này, bạn sẽ không còn chỉ nhìn thấy giá cổ phiếu, mà là logic cơ bản của dòng vốn chảy trong toàn bộ kỷ nguyên AI.
Kỳ tiếp theo, chúng ta tiếp tục phân tích một chủ đề dễ gây nhầm lẫn nhất:
CPU, GPU, NPU, FPGA, ASIC, rốt cuộc có gì khác nhau?
Tại sao đào tạo AI hầu như không thể tách rời GPU?
Tại sao chip suy luận bắt đầu nở rộ?
Cuộc cạnh tranh thực sự của chip AI, lại diễn ra ở đâu?