IBM đầu tư 3 tỷ USD phát triển chip cho hệ thống điện toán đám mây, dữ liệu lớn

Hôm nay, IBM đã công bố sẽ đầu tư 3 tỷ USD trong vòng 5 năm tới vào hai chương trình nghiên cứu và phát triển để phá vỡ các giới hạn hiện tại của công nghệ chip bán dẫn, nhằm đáp ứng nhu cầu mới của các hệ thống điện toán đám mây và dữ liệu lớn.

Ảnh minh họa - nguồn Internet.Ảnh minh họa - nguồn Internet.

Chương trình thứ nhất, được gọi là "7 nanomet và nhỏ hơn” tập trung vào việc phát triển công nghệ bán dẫn silicon nhằm giảm kích thước chip hiện tại xuống còn tối đa là 7 nanomet (1 nanomet bằng 1 phần tỉ mét). Chương trình thứ hai là tìm kiếm các công nghệ của kỷ nguyên hậu bán dẫn để thay thế cho các chip bán dẫn, sử dụng các cách tiếp cận hoàn toàn khác mà theo các nhà khoa học của IBM và các chuyên gia khác là cần thiết để vượt qua những giới hạn vật lý của công nghệ bán dẫn sử dụng vật liệu silicon truyền thống.

Các ứng dụng điện toán đám mây và dữ liệu lớn cũng đang tạo ra những thách thức mới đối với các hệ thống, ngoài những thách thức về giới hạn mở rộng về mặt vật lý của công nghệ chip hiện nay. Băng thông kết nối với bộ nhớ, truyền thông tốc độ cao và mức tiêu thụ điện năng của thiết bị đang ngày càng trở thành những thách thức lớn.

Đội ngũ nghiên cứu này sẽ bao gồm các nhà khoa học thuộc Bộ phận Nghiên cứu IBM (IBM Research) và các kỹ sư từ Albany và Yorktown, New York, Almaden, California (Mỹ) và Zurich (Thụy Sĩ). Đặc biệt là, IBM sẽ tăng cường tuyển dụng các chuyên gia trong những lĩnh vực nghiên cứu mới đang được triển khai tại IBM, như điện tử na-nô các-bon, quang điện tử silicon, các công nghệ mới về bộ nhớ, và các kiến trúc để hỗ trợ điện toán lượng tử và điện toán biết nhận thức.

Các nhóm nghiên cứu này sẽ tập trung cải tiến hiệu năng ở cấp độ hệ thống và tính hiệu quả về năng lượng của điện toán. Ngoài ra, IBM sẽ tiếp tục đầu tư vào khoa học na-nô và điện toán lượng tử - hai lĩnh vực khoa học cơ bản mà IBM đã luôn đi tiên phong trong suốt ba thập kỷ qua.

Các nhà nghiên cứu của IBM và các chuyên gia khác về công nghệ bán dẫn dự báo rằng, mặc dù còn có nhiều thách thức, công nghệ bán dẫn vẫn có tiềm năng để tiếp tục thu nhỏ, từ 24 nanomet hiện nay xuống còn 14 và sau đó là 10 nanomet trong vòng vài năm tới.  Tuy nhiên, để có thể thu nhỏ xuống 7 nanomet và thậm chí là nhỏ hơn nữa vào cuối thập kỷ này, cần đầu tư và sáng tạo rất nhiều vào các kiến trúc bán dẫn và cần phát minh ra những công cụ và kỹ thuật sản xuất mới.  

"Câu hỏi ở đây không phải là liệu chúng ta có thể đưa được công nghệ 7 nanomet vào sản xuất hay không, mà là sản xuất như thế nào, khi nào, và chi phí là bao nhiêu?" ông John Kelly, Phó chủ tịch cao cấp phụ trách Bộ phận Nghiên cứu IBM phát biểu. "Các kỹ sư và nhà khoa học IBM cùng với các đối tác của chúng tôi đã sẵn sàng cho việc giải quyết những thách thức này, và đang tiến hành các nghiên cứu khoa học vật liệu và kỹ thuật cần thiết về thiết bị để đáp ứng nhu cầu của các hệ thống mới trong các lĩnh vực điện toán đám mây, dữ liệu lớn và các hệ thống biết nhận thức. Khoản đầu tư mới này sẽ đảm bảo để chúng tôi đưa ra được những sáng tạo cần thiết nhằm vượt qua những thách thức của kỷ nguyên mới."

Các bóng bán dẫn silicon, những thiết bị chuyển mạch nhỏ xíu mang thông tin trên một con chip, vẫn liên tục được thu nhỏ kích thước theo thời gian. Tuy nhiên những thiết bị này đang chạm tới một giới hạn về mặt vật lý. Khi mà gần như mọi thiết bị điện tử ngày nay đều được phát triển dựa trên công nghệ CMOS (Complementary-symmetry Metal–Oxide–Semiconductor – Kim loại ô-xít bán dẫn), nhu cầu về các vật liệu mới cũng như là thiết kế kiến trúc mạch mới tương thích với quy trình kỹ thuật này đang ngày càng trở nên cấp thiết, khi ngành công nghệ thông tin tiến gần tới giới hạn về khả năng mở rộng vật lý của bóng bán dẫn silicon. Trong vòng vài thế hệ tới, sự mở rộng và co ngót về mặt vật lý sẽ không còn cho phép thu được những lợi ích mà các ngành đã quen thuộc từ lâu, như mức tiêu thụ nguồn thấp, chi phí rẻ hơn, tốc độ cao hơn...

Vượt qua giới hạn 7 nanomet, những thách thức đó sẽ trở nên nghiêm trọng hơn nhiều, đòi hỏi một loại vật liệu mới với khả năng hỗ trợ các hệ thống và những nền tảng điện toán tương lai để giải quyết những vấn đề hiện nay còn chưa xử lý được hay vẫn còn khó giải quyết. Các giải pháp thay thế tiềm năng bao gồm những vật liệu mới như là ống na-nô các-bon, hay những xu hướng điện toán như điện toán nơ-ron và điện toán lượng tử.

Là công ty hàng đầu về các thuật toán tiên tiến không chỉ dừng lại ở công nghệ điện toán dựa trên vật liệu silicon truyền thống, IBM sở hữu hơn 2.500 bằng sáng chế và hồ sơ xin cấp bằng sáng chế cho những công nghệ có thể hỗ trợ những tiến bộ ở mức 7 nanomet và xa hơn silicon (số lượng bằng sáng chế nhiều gấp hơn hai lần so với công ty CNTT có số lượng bằng sáng chế đứng thứ hai). Những khoản đầu tư liên tục này sẽ đẩy nhanh tốc độ sáng tạo và đưa vào quá trình phát triển sản phẩm các hệ thống điện toán rất khác biệt của IBM dành cho các lĩnh vực điện toán đám mây, dữ liệu lớn và phân tích dữ liệu.

Một số nghiên cứu mang tính đột phá có thể dẫn đến những tiến bộ quan trọng trong việc cung cấp những con chip máy tính nhỏ hơn, nhanh hơn và mạnh mẽ hơn, bao gồm cả điện toán lượng tử, điện toán nơ-ron, quang điện tử silicon, ống na-nô các-bon, hợp chất a-sen + gali, các bóng bán dẫn công suất thấp và màng các-bon.

(Phương An)