Ajinomoto, Toto và các doanh nghiệp Nhật Bản đã thống trị cuộc chơi AI như thế nào?

Ít ai ngờ rằng, công nghệ trí tuệ nhân tạo AI hiện đại lại phụ thuộc vào các công ty tưởng chừng không liên quan - một chuyên về gia vị thực phẩm, một chuyên sản xuất bồn cầu. Vậy điều gì đã giúp họ giữ vai trò then chốt trong cuộc chơi AI này?

Nhắc đến công nghệ trí tuệ AI, người ta sẽ nghĩ ngay đến những nền tảng ChatGPT, Claude, Grok hay Gemini… Và phía sau một trung tâm dữ liệu khổng lồ có khả năng xử lý các thuật toán phức tạp với tốc độ cực nhanh chính là các bộ vi xử lý mạnh mẽ với những con chip hiệu suất cực cao. Tuy nhiên, để các bộ vi xử lý này có thể hoạt động hiệu quả lại phụ thuộc vào ABF - loại vật liệu quan trọng trong ngành bán dẫn ra đời từ quy trình sản xuất bột ngọt của Ajinomoto.

“Khoa học Amino” và vật liệu “xương sống” của chip AI

Để dễ hình dung, trong máy tính, chip và bo mạch được kết nối thông qua một lớp nền (substrate). Bên trong lớp nền này có các lớp dây dẫn và linh kiện sinh nhiệt rất lớn mỗi khi hoạt động. Vì vậy, ABF được sử dụng như một lớp màng cách điện mỏng lót ở giữa để các lớp linh kiện không chạm vào nhau và gây chập mạch.

ABF-là-gì — Mặt cắt ngang cấu tạo của một con chip kết nối với bo mạch, trong đó ABF là các màng đóng vai trò cách điện giữa các lớp linh kiện. Ảnh: Ajinomoto

ABF là từ viết tắt của Ajinomoto Build-up Film, có nguồn gốc từ các sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất bột ngọt của hãng. Vào cuối những năm 1990, khi ngành sản xuất chip dần phát triển thành dạng đế mạch nhiều lớp, các vật liệu cách điện dạng lỏng bấy giờ bộc lộ nhiều điểm yếu và kém hiệu quả.

Với kinh nghiệm nghiên cứu axit amin trong hàng thập kỷ, các kỹ sư của Ajinomoto đã phát hiện một số sản phẩm phụ trong quá trình lên men axit amin - những hợp chất tạo nên loại gia vị bột ngọt - có khả năng cách điện và tản nhiệt hiệu quả.

Họ đã phát triển nên loại vật liệu ABF siêu mỏng, có thể kiểm soát độ giãn nở nhiệt và truyền tín hiệu điện tốc độ cao một cách ổn định, đóng vai trò kết nối các bộ xử lý hiệu năng cao với toàn bộ hệ thống. Từ đó đến nay, loại vật liệu này trở thành thành phần thiết yếu trong các máy chủ AI, trung tâm dữ liệu và GPU (bộ xử lý đồ họa).

ABF-ajinomoto — Loại vật liệu ABF độc quyền của Ajinomoto. Ảnh: Ajinomoto

Điều đáng kinh ngạc là hiện nay ABF của Ajinomoto chiếm tới khoảng 95% thị phần toàn cầu. Hầu hết các máy tính và máy chủ hiệu năng cao trên toàn thế giới đều phụ thuộc vào ABF để hoạt động ổn định. Nhưng không có nhiều doanh nghiệp đủ khả năng để sản xuất loại vật liệu đặc biệt này. Nói cách khác, ngay cả các doanh nghiệp chip tỷ đô như Intel hay TSMC cũng phải ngồi đợi một cuộn “màng bọc” từ một công ty gia vị Nhật Bản.

Hãng bồn cầu Toto và “đĩa sứ” giúp sản xuất linh kiện bán dẫn

Là thương hiệu sản xuất bồn cầu với kinh nghiệm nghiên cứu vật liệu gốm cao cấp qua hàng thập kỷ, Toto nắm giữ kỹ thuật sản xuất một loại linh kiện quan trọng trong ngành bán dẫn mà ngay cả những đế chế công nghệ mới nổi cũng khó lòng theo kịp.

ESC-TOTO — Mâm cặp tĩnh điện (còn gọi là ESC) do Toto sản xuất. Ảnh: TOTO

Đó chính là mâm cặp tĩnh điện (Electrostatic Chucks) - một loại linh kiện chuyên dụng giúp cố định các tấm wafer silicon trong môi trường chân không tuyệt đối bằng lực tĩnh điện. Ngoài ra, linh kiện này được sản xuất bằng công nghệ nung kết ở nhiệt độ cao, tạo ra loại linh kiện gốm siêu tinh khiết, giữ vai trò kiểm soát nhiệt độ và triệt tiêu ô nhiễm vi hạt. Đây là những yếu tố quyết định tỷ lệ thành phẩm của mỗi lô chip được sản xuất, nơi chỉ một hạt bụi siêu nhỏ cũng có thể làm hỏng toàn bộ quy trình.

Hãng dệt Nittobo và loại vải thủy tinh giúp sản xuất chip AI

Xuất thân từ một hãng dệt được thành lập năm 1898, Nittobo (hay Nitto Boseki) chuyên sản xuất loại vải thủy tinh siêu mỏng T-Glass dùng để sản xuất chip AI. Loại sợi này có độ mịn cực cao, mỏng hơn cả sợi tóc người, chuyên dùng để gia cố cho lớp nền (substrate) bán dẫn cho chip AI, giúp ngăn ngừa sự biến dạng khi bộ xử lý nóng lên.

nittobo-t-glass — Vải sợi thuỷ tinh của hãng Nittobo. Ảnh: Nittobo

Loại sợi thủy tinh T-Glass của Nittobo có hệ số giãn nở nhiệt thấp, được các chuyên gia đánh giá cao nhờ khả năng duy trì kích thước ổn định, độ cứng vượt trội và hỗ trợ truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao.

Theo đó, Nittobo sẽ cung cấp vải T-Glass cho các nhà sản xuất vật liệu như Resonac hay Mitsubishi Gas Chemical để chế tạo tấm phủ đồng (CCL). Từ đó, các nhà sản xuất chip và bảng mạch in như Unimicron hay Ibiden sẽ sử dụng CCL để tạo ra lớp nền cao cấp để làm chip AI cho NVIDIA và các “ông lớn” công nghệ khác.

Dù hiện nay có nhiều doanh nghiệp khác cũng đang bắt đầu sản xuất vải sợi thủy tinh, nhưng có lẽ cần mất khá nhiều thời gian để đạt được tiêu chuẩn như Nittobo. Theo ghi nhận từ WSJ, Nittobo gần như đang giữ vị thế độc tôn khi là nhà cung cấp T-glass chất lượng cao duy nhất cho toàn bộ ngành bán dẫn toàn cầu.

mô-hình-mạch-in — Ảnh minh hoạ ứng dụng của vải sợi thuỷ tinh T-glass của Nittobo trong sản xuất bảng mạch in. Ảnh: Substack

Không chỉ Ajinomoto và Toto, nhiều doanh nghiệp Nhật Bản khác cũng đang giữ nhũng vai trò quan trọng trong chuỗi mắt xích cung ứng vật liệu của ngành bán dẫn toàn cầu. Như Shin-Etsu Chemical hay Sumco đang nắm giữ phần lớn thị phần wafer silicon, hay tập đoàn JSR và Tokyo Electron cũng đang cung cấp vật liệu và thiết bị quan trọng cho ngành bán dẫn toàn cầu. Có thể nói, dù không trực tiếp thiết kế AI hay vận hành trung tâm dữ liệu, các doanh nghiệp này lại chính là “nền móng” hình thành nên các nền tảng trí tuệ nhân tạo thông minh nhất hiện nay.

kilala.vn

Nguồn: Tổng hợp