Các nhà sản xuất chip đang rất quan tâm đến những gã khổng lồ về cung cấp dịch vụ đám mây như Google và Amazon khi họ cần số lượng lớn chip thiết kế. Một chương trình do Google dẫn đầu đang cố gắng tìm kiếm giải pháp chip bán dẫn mã nguồn nhằm đối phó với vấn đề cấp bách đó.
Google cùng một nhóm các đối tác cung cấp các công cụ phần mềm nguồn mở cho các nhà thiết kế để thiết kế, xác minh và thử nghiệm các phiên bản chip ảo, sau đó nhận miễn phí các bộ phận vật lý được sản xuất trong nhà máy. Mục tiêu là giúp những người tự làm, các trường đại học và các công ty khởi nghiệp chip cắt giảm thiết kế và chi phí sản xuất.
Thêm nhiều đối tác khác
Gần đây, nỗ lực này của Google đã giúp họ có thêm nhiều đối tác để thúc đẩy nỗ lực sản xuất chip nguồn mở, bao gồm nhà sản xuất Globalfoundries và Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, tuần trước đã đầu tư 15 triệu đô la Mỹ cho SkyWater , một công ty cung cấp năng lực sản xuất cho các nhà máy của họ dựa trên mã nguồn mở.
Ý tưởng sử dụng mã nguồn mở có thể được ví như Linux. Các công ty như Intel và ARM có các thiết kế chip độc quyền cung cấp sức mạnh cho máy tính và các công ty phải trả tiền để có được đặc quyền sử dụng các kiến trúc đó. Mục tiêu của Google là quảng bá các thiết kế chip mở miễn phí cấp phép và có thể được sửa đổi để đáp ứng nhu cầu của tổ chức.
Nỗ lực cho chặng đường cuối
Nỗ lực của Google giải quyết một vấn đề nan giải mà nhiều công ty khởi nghiệp chip không thể vượt qua, đó là sản xuất các bộ phận vật lý. Mục tiêu của Google là đẩy mạnh xây dựng các thiết kế nền tảng của bộ xử lý và cảm biến được sử dụng trong các ứng dụng như AI và thu thập dữ liệu, sau đó cấp quyền sử dụng đến các cơ sở sản xuất.
Theo dữ liệu từ Pitchbook , các công ty đầu tư mạo hiểm đã rót 9,9 tỷ USD vào các công ty bán dẫn, trong đó phần lớn vào các công ty không có tiếng tăm – những công ty sản xuất chip tạo ra các thiết kế ảo của chip trên máy tính, nhưng không có cơ sở sản xuất của riêng mình.
Một số công ty nổi tiếng đáng chú ý bao gồm Nvidia và Apple, họ gửi thiết kế của họ cho các nhà sản xuất chip như Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.
Cho đến khoảng những năm 2000, nhiều công ty bán dẫn như Fairchild, AMD và Motorola đã có cơ sở sản xuất của riêng mình, nhưng sau đó đã phá sản hoặc bị mua lại do sự biến động của thị trường bán dẫn và chi phí duy trì các cơ sở đó.
Tác động từ việc thiếu nguồn cung chip
Tình trạng thiếu hụt nguồn cung trong những năm gần đây đã làm ảnh hưởng đến nhiều công ty nhỏ hơn, bao gồm các nhà sản xuất chip AI, những công ty không có khả năng tự sản xuất chip như các công ty như AMD, Nvidia và Apple luôn phải trả một khoản phí bảo hiểm để đảm bảo nguồn cung với số lượng lớn.
Sự thiếu hụt chip chủ là thiếu các bộ phận như quản lý điện năng và mạch cảm biến, có giá từ vài xu đến vài đô la và đang có nhu cầu lớn trong các lĩnh vực bao gồm ô tô, gần đây là ô tô điện.
Chương trình MPW mở
MPW (Multi-Project Wafer – Dự án cho phép khách hàng chia sẻ chi phí chế tạo bề mặt chất bán dẫn và vi điện tử giữa một số thiết kế hoặc dự án), viết tắt là MPW, Chương trình “build your silicon” của Google cung cấp các giải pháp về sản xuất chip, sau đó được gửi tới chương trình do các công ty tài trợ để sản xuất chip miễn phí.
Mike Wishart , Giám đốc điều hành của Efabless cho biết: “Tầm nhìn của Google là tạo ra một hệ sinh thái mã nguồn mở hoàn chỉnh. Google và các đối tác của mình cung cấp miễn phí các công cụ phần mềm.
EFabless cung cấp các công cụ EDA mã nguồn mở để thiết kế và xác minh chip, và SkyWater cung cấp một bộ thiết kế quy trình để chuẩn bị cho quá trình sản xuất. Chương trình Open MPW hiện đang bắt đầu triển khai và hạn chót đăng ký là ngày 12 tháng 9.
Tập trung vào thiết kế
Đối với các thiết kế lần đầu tự sản xuất chip, EFabless cũng cung cấp hệ thống có tên Caravel, đây là “một không gian đủ lớn cho người dùng để mọi người soạn thảo và đơn giản hóa các thiết kế. Bằng cách đó, họ có thể chỉ cần tập trung vào thiết kế của mình”, Wishart nói.
“Họ không sử dụng hệ sinh thái bán dẫn truyền thống, nơi mà họ không có đủ nhân lực để xử lý tất cả các thiết kế… và chi phí quá đắt đỏ hoặc quá phức tạp,” Wishart nói.
Các chip này được sản xuất dựa trên tiến trình 130nm của SkyWater, tương tự dòng chíp cũ do Intel sử dụng để sản xuất chip Pentium III và 4 được phát hành bắt đầu từ năm 2001. Một số chip tiên tiến nhất, như A15 Bionic trong điện thoại thông minh mới nhất của Apple, được thực hiện trên tiến trình 5nm tiên tiến nhất.
Các nhà sản xuất nhỏ thường sử dụng các nút quy trình cũ vì chi phí sản xuất thấp. Những con chip này có thể được sử dụng để tạo ra các phiên bản mẫu, trước khi sản xuất và phát hành phiên bản cuối cùng trên phân khúc cao cấp hơn. Một người tham gia, Đại học Johannes Kepler ở Linz , đã sử dụng chương trình này để sinh viên trong lớp học tạo ra các mẫu thiết kế.
Tăng cường khả năng tùy biến
Jim McGregor , nhà phân tích chính tại Tirias Research, cho biết chương trình của Google có ý nghĩa từ quan điểm học thuật và STEM, cũng như đối với các công ty có mong muốn phát triển chip của riêng họ .
Google phát triển các chip nguồn đóng của riêng mình như Bộ xử lý Tensor cho AI trên Cloud, nhưng sáng kiến nguồn mở có thể là một nỗ lực tạo thiện chí với số lượng nhà thiết kế chip nguồn mở ngày càng tăng, McGregor nói.
“Mọi người đều đang cố gắng thiết kế AI trên nền tảng – nguyên bản hoặc trên Cloud. Chúng tôi đang chứng kiến ngày càng có nhiều bản tùy biến chip hơn, ”McGregor nói.
Ông nói: “Đó là cách họ liên kết chúng với các nhà thiết kế và sản phẩm chip trong tương lai, giống như Apple ban đầu bán hoặc cung cấp máy tính PC cho các học giả.
Google là thành viên của RISC-V International, Tổ chức xử lý việc phát triển RISC-V, một kiến trúc với mã nguồn mở được cấp phép miễn phí. Kiến trúc RISC-V được coi là đối thủ của kiến trúc chip từ Intel và ARM nhưng vẫn chưa được đưa vào sử dụng.
McGregor nói: “Họ luôn có đủ thời gian hoặc tiền bạc để phát triển và tùy chỉnh các mẫu chip khi chúng sẵn sàng trên nền tảng”.
Điều này giúp các nhà thiết kế và sản xuất được chip vật lý cho riêng mình, vì có nhiều chip và hệ điều hành vẫn còn tương thích cho các bộ phận dựa trên công nghệ cũ không còn được sản xuất.
(Theo Agam Shah)