Tại sự kiện Intel Foundry Direct 2025 diễn ra ở San Jose (Mỹ), Intel đã chính thức công bố thông tin chi tiết đầu tiên về tiến trình bán dẫn 14A, thế hệ kế tiếp sau 18A và dự kiến bước vào giai đoạn sản xuất thử nghiệm vào năm 2027. Đây là một trong những nỗ lực mới nhất của Intel nhằm giành lại lợi thế trong cuộc đua công nghệ chip, vốn đang ngày càng gay gắt với sự vươn lên mạnh mẽ từ TSMC và Samsung.
Theo Intel, tiến trình 14A sẽ mang lại mức cải thiện hiệu suất trên mỗi watt từ 15 đến 20% so với 18A. Khi được tối ưu theo hướng tiết kiệm năng lượng, 14A có thể giúp giảm tới 35% điện năng tiêu thụ ở cùng mức hiệu năng, hoặc duy trì mức tiêu thụ nhưng tăng xung nhịp - tùy thuộc vào cách tinh chỉnh từng thiết kế chip. Những cải thiện này phần lớn đến từ hệ thống cấp điện mới mang tên PowerDirect, cho phép cấp nguồn trực tiếp từ mặt sau của tấm nền bán dẫn - một trong những xu hướng thiết kế được đánh giá rất tiềm năng trong lĩnh vực chip cao cấp.
Bên cạnh đó, 14A cũng được cải tiến mạnh mẽ về mật độ transistor, với mức tăng 1.3 lần so với thế hệ trước. Dải điện áp hoạt động được mở rộng để hỗ trợ linh hoạt hơn trong thiết kế điện - tần. Intel đồng thời nâng cấp kiến trúc transistor RibbonFET lên thế hệ mới với tên gọi RibbonFET 2, được cho là sẽ cải thiện khả năng đóng cắt và tăng mật độ mà không làm ảnh hưởng đến tính ổn định, dù hiện tại hãng vẫn chưa tiết lộ chi tiết cấu trúc của thế hệ transistor này.
Tuy nhiên, điểm nổi bật và gây nhiều chú ý nhất chính là công nghệ Turbo Cell - một phương pháp thiết kế logic mới được Intel phát triển để giải quyết triệt để các nút thắt cổ chai hiệu suất, đặc biệt là ở các đoạn đường tín hiệu quan trọng (critical path). Trong cấu trúc của vi xử lý, các đường tín hiệu này có độ trễ lớn nhất và chính chúng quyết định tần số tối đa mà toàn bộ chip có thể vận hành. Thông thường, các nhà thiết kế sẽ sử dụng transistor tốc độ cao tại các khu vực này, nhưng phải đánh đổi bằng điện năng cao và mật độ thấp. Turbo Cell mang đến một giải pháp trung dung, cho phép tăng dòng dẫn transistor trong các khu vực hiệu năng cao mà vẫn duy trì được mật độ thiết kế tốt.
Thay vì chọn giữa hiệu năng và điện năng như trước đây, Turbo Cell cho phép kết hợp các tế bào logic tiết kiệm điện với những tế bào hiệu suất cao trong cùng một khối thiết kế, tùy chỉnh theo nhu cầu từng vùng của con chip. Đặc biệt, công nghệ này phát huy hiệu quả tối đa khi kết hợp với các thư viện cell thấp - vốn thường được dùng để tiết kiệm diện tích và giảm điện năng trong CPU và GPU - bằng cách nâng chiều cao các cell này thành dạng “kép” để tăng hiệu suất mà không mở rộng diện tích thiết kế. Turbo Cell cũng hỗ trợ nhiều cách cấu hình khác nhau với khả năng thay đổi chiều rộng ribbon hoặc ghép các ribbon lại thành cấu trúc lớn hơn để tăng dòng dẫn - mang đến cho kiến trúc sư chip một bộ công cụ rất linh hoạt để tùy biến.
Dù còn hai năm nữa mới đến giai đoạn sản xuất thử nghiệm, tiến trình 14A của Intel cho thấy sự quyết liệt trong việc giải quyết bài toán hiệu năng và điện năng - hai trụ cột quan trọng nhất trong thiết kế chip hiện đại. Trong khi các đối thủ đang tiếp tục thu hẹp khoảng cách, Intel đang đặt cược vào PowerDirect, RibbonFET 2 và Turbo Cell như ba thành tố then chốt để định hình lại tương lai chip hiệu năng cao.
Anh Việt
