Kính: Vật liệu có thể được sử dụng cho các thế hệ chip AI tiếp theo

Kính giải quyết vấn đề đó theo một cách khá trực tiếp. Về mặt vật lý, kính ổn định nhiệt tốt hơn vật liệu hữu cơ nhiều, nó không cong vênh theo nhiệt như epoxy. Và lợi ích không chỉ thế. Rahul Manepalli, Phó Chủ tịch phụ trách mảng đóng gói chip tiên tiến tại Intel, cho biết nhờ sự ổn định đó, kỹ sư có thể tạo ra số lượng kết nối dày đặc hơn gấp 10 lần trên cùng một diện tích so với substrate hữu cơ. Và khi các kết nối dày đặc hơn, bạn có thể nhét thêm được 50% silicon vào cùng một không gian, đồng nghĩa với chip mạnh hơn mà không cần làm to thêm package. Ngoài ra, kính còn tản nhiệt hiệu quả hơn, cho phép thiết kế chip tiêu thụ ít điện năng hơn tổng thể.

Một lợi thế khác ít được nhắc đến nhưng có tiềm năng rất lớn: kính cực kỳ nhẵn. Nó nhẵn hơn substrate hữu cơ đến 5.000 lần. Điều này loại bỏ các khuyết tật bề mặt vốn thường xuất hiện khi kim loại được phủ lên lớp nền trong quá trình sản xuất. Khuyết tật nhỏ thôi nhưng đủ để làm chip hoạt động kém đi, thậm chí hỏng hoàn toàn. Và một điểm thú vị hơn nữa: kính có khả năng dẫn ánh sáng. Điều đó mở ra khả năng xây dựng các đường truyền tín hiệu quang học trực tiếp trong substrate, thay vì dùng dây đồng “ngốn điện” như hiện nay, dữ liệu có thể chạy bằng ánh sáng với năng lượng thấp hơn đáng kể.

Nỗ lực thương mại hoá

Nếu tất cả những lợi ích trên vẫn còn nghe có vẻ lý thuyết, thực tế cho thấy mọi thứ đang chuyển sang giai đoạn thương mại hóa nhanh hơn dự kiến.

Công ty đi đầu là Absolics, một công ty con của SKC, tập đoàn hóa chất và vật liệu tiên tiến của Hàn Quốc. Absolics đã hoàn thiện một nhà máy tại Covington, Georgia, Mỹ chuyên sản xuất lớp kính substrate cho chip tiên tiến, và kế hoạch là bắt đầu sản xuất thương mại trong năm 2026. Hiện tại, cơ sở này có thể sản xuất tối đa 12.000 mét vuông tấm kính mỗi năm, đủ để cung cấp substrate cho khoảng 2 đến 3 triệu gói chip có kích thước tương đương GPU H100 của Nvidia. Đây không phải con số khổng lồ trong bức tranh toàn cầu, nhưng đủ để coi là bước khởi động thực sự. Dự án còn nhận được hai khoản tài trợ từ chương trình CHIPS for America của chính phủ Mỹ, tổng giá trị 175 triệu USD.

Lớp glass substrate được chụp tại nhà máy Intel ở Chandler, Arizona, vào năm 2023.

Về phía Intel, hành trình nghiên cứu glass substrate bắt đầu từ khoảng một thập kỷ trước, khi họ nhận ra rằng substrate hữu cơ sẽ sớm trở thành nút thắt cổ chai. Đến đầu năm 2025, Intel đã làm được một điều rất cụ thể: khởi động thành công hệ điều hành Windows trên một thiết bị dùng glass core substrate. Nghe đơn giản, nhưng với Manepalli, đó là một cột mốc thực sự, vì chỉ vài năm trước, hàng trăm tấm kính vẫn bị vỡ mỗi vài ngày trong quá trình thử nghiệm. Việc sản xuất ổn định được glass panel và tích hợp vào chip hoạt động được là bước nhảy vọt đáng kể về mặt quy trình.

Hệ sinh thái xung quanh cũng đang mở rộng nhanh. Samsung Electronics, Samsung Electro-Mechanics, và LG Innotek đều đã “tăng tốc đáng kể” các nỗ lực R&D và sản xuất thử nghiệm trong năm qua. Công ty JNTC của Hàn Quốc, vốn chuyên làm kính cường lực cho điện tử — đã mở một cơ sở có thể sản xuất 10.000 tấm kính bán thành phẩm mỗi tháng, và đang lên kế hoạch mở thêm dây chuyền sản xuất tại Việt Nam vào năm 2027. Tất cả điều này cho thấy glass substrate đang chuyển từ “công nghệ phòng thí nghiệm” sang “cuộc đua công nghiệp” thực sự.