Từ những chiếc máy tính bỏ túi khiêm tốn đến các tên lửa đạn đạo xuyên lục địa, từ những chiếc máy trợ thính nhỏ bé đến các siêu máy tính có khả năng mô phỏng vũ trụ, tất cả đều có chung một trái tim, một bộ não được khắc trên một mảnh silicon nhỏ bé: con chip. Lịch sử của ngành công nghiệp bán dẫn không chỉ là một câu chuyện về công nghệ; đó còn về tham vọng của con người, về sự cạnh tranh khốc liệt giữa các quốc gia, và về cách một phát minh trong phòng thí nghiệm đã trở thành nền tảng của nền kinh tế hiện đại và là yếu tố quyết định sức mạnh quân sự trong thế kỷ 21.

Bài viết này sẽ lần theo dấu vết của “cơn bão chip toàn cầu” từ những ngày đầu sơ khai. Chúng ta sẽ bắt đầu từ phòng thí nghiệm, nơi transistor ra đời, và khám phá cách mạch tích hợp đã biến lý thuyết thành hiện thực. Chúng ta sẽ chứng kiến sự thống trị ban đầu của các gã khổng lồ Mỹ như Fairchild và Intel, những người không chỉ phát minh ra công nghệ mà còn định hình cả một ngành công nghiệp. Sau đó, chúng ta sẽ theo dõi sự trỗi dậy mạnh mẽ của các đối thủ đáng gờm từ châu Á – Nhật Bản, Hàn Quốc, và Đài Loan – những người đã viết lại bản đồ địa chính trị của ngành bán dẫn.

Đây không chỉ là một câu chuyện về các công ty. Đó là câu chuyện về những cỗ máy phức tạp đến kinh ngạc như máy in thạch bản của ASML, về những mô hình kinh doanh mang tính cách mạng như xưởng đúc của TSMC, và cuối cùng, về cách những con chip nhỏ bé này đã trực tiếp chuyển hóa thành lợi thế chiến trường, được minh chứng một cách không thể chối cãi trong Chiến tranh Vùng Vịnh. Bằng cách hiểu rõ hành trình lịch sử đầy kịch tính này, chúng ta có thể nắm bắt được bản chất của cuộc cạnh tranh chip toàn cầu đang diễn ra ngày nay, một cuộc đua mà ở đó, người chiến thắng sẽ nắm giữ chìa khóa của tương lai.

Từ Phòng thí nghiệm đến Chiến trường

Mọi cuộc cách mạng đều bắt đầu từ một ý tưởng. Cuộc cách mạng bán dẫn bắt đầu với việc phát minh ra transistor tại Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1947, một thiết bị nhỏ bé có thể thay thế những chiếc bóng đèn chân không cồng kềnh, mở ra khả năng thu nhỏ các thiết bị điện tử. Tuy nhiên, chính khái niệm về mạch tích hợp (integrated circuit – IC), được phát triển độc lập bởi Jack Kilby của Texas Instruments và Robert Noyce của Fairchild Semiconductor vào cuối những năm 1950, mới thực sự là bước đột phá. Ý tưởng thiên tài này là tích hợp hàng loạt transistor và các linh kiện khác vào một tấm wafer silicon duy nhất, tạo ra một “con chip”.

Đọc thêm: Bell Labs: Vì sao mất vị thế? 

Nhưng một phát minh, dù vĩ đại đến đâu, cũng cần một động lực để phát triển. Động lực ban đầu của ngành công nghiệp chip không đến từ thị trường tiêu dùng, mà đến từ một khách hàng có yêu cầu khắt khe nhất: quân đội Mỹ. Trong bối cảnh Chiến tranh Lạnh, Lầu Năm Góc cần những hệ thống dẫn đường nhỏ gọn, nhẹ và đáng tin cậy cho các tên lửa đạn đạo xuyên lục địa như Minuteman. Chương trình không gian Apollo, với mục tiêu đưa người lên mặt trăng, cũng đòi hỏi những máy tính có sức mạnh xử lý chưa từng có nhưng phải đủ nhỏ để đặt trên một con tàu vũ trụ.

Chính nhu cầu quân sự và không gian này đã định hình nên DNA của ngành công nghiệp chip ngay từ thuở sơ khai. Nó không chỉ cung cấp nguồn tài trợ khổng lồ cho R&D mà còn đặt ra những tiêu chuẩn cực kỳ cao về “độ tin cậy và hiệu suất”. Những con chip đầu tiên phải hoạt động hoàn hảo trong những điều kiện khắc nghiệt nhất.

Tuy nhiên, để trở thành một ngành công nghiệp toàn cầu, chip phải bước ra khỏi lĩnh vực quân sự. Robert Noyce và các đồng nghiệp của ông đã nhìn thấy tiềm năng thương mại hóa. Họ bắt đầu sản xuất hàng loạt, thành lập các nhà máy ở những nơi có chi phí nhân công rẻ như Hồng Kông, và tìm cách hạ giá thành. Cuộc cạnh tranh khốc liệt giữa Texas Instruments và Fairchild trong việc giành giật các hợp đồng cho các sản phẩm tiêu dùng như máy trợ thính và máy tính bỏ túi đã thúc đẩy một chu kỳ đổi mới công nghệ không ngừng nghỉ, biến những con chip từ một linh kiện quân sự đắt đỏ thành một sản phẩm thương mại có giá chỉ 1 đô la. Nền móng của một ngành công nghiệp tỷ đô đã được đặt.

Sự thống trị của Intel và Định luật Moore

Nếu có một cái tên đồng nghĩa với lịch sử của chip, đó chính là Intel. Được thành lập vào năm 1968 bởi hai trong số những người cha đẻ của Thung lũng Silicon, Robert Noyce và Gordon Moore, Intel ban đầu không tập trung vào bộ não của máy tính, mà vào bộ nhớ của nó.

Vào cuối những năm 1960, thị trường bộ nhớ máy tính vẫn bị thống trị bởi công nghệ lõi từ tính cồng kềnh và đắt đỏ. Moore và Noyce đã đặt cược vào bộ nhớ bán dẫn. Canh bạc của họ đã thành công vang dội với sự ra đời của chip DRAM 1103. Sản phẩm này đã nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường, đưa Intel từ một công ty khởi nghiệp trở thành người dẫn đầu ngành chỉ trong vài năm.

Nhưng bước ngoặt vĩ đại nhất của Intel lại đến từ một dự án phụ. Khi hợp tác với một công ty Nhật Bản tên là Busicom để sản xuất chip cho máy tính để bàn, một kỹ sư của Intel tên là Ted Hoff đã đề xuất một ý tưởng táo bạo: thay vì thiết kế nhiều chip chuyên dụng, tại sao không tạo ra một con chip đa năng, có thể lập trình được? Ý tưởng về bộ vi xử lý (microprocessor) đã ra đời. Con chip Intel 4004 là kết quả của nỗ lực đó. Mặc dù ban đầu không được đánh giá cao, nó chính là tổ tiên của mọi CPU sau này, đặt nền tảng cho kiến trúc máy tính hiện đại và mở ra cánh cửa cho kỷ nguyên máy tính cá nhân.

Trong giai đoạn này, Gordon Moore cũng đã đưa ra một quan sát mang tính tiên tri, sau này được biết đến là Định luật Moore: số lượng bóng bán dẫn trên một con chip sẽ tăng gấp đôi sau mỗi 18 tháng (hoặc 2 năm). Định luật này không chỉ là một dự đoán; nó đã trở thành một lời tiên tri tự ứng nghiệm, một lộ trình công nghệ mà toàn bộ ngành công nghiệp phải tuân theo. Nó đã thúc đẩy một nhịp độ đổi mới chóng mặt, buộc các công ty phải liên tục thu nhỏ kích thước bóng bán dẫn để tạo ra những con chip nhanh hơn, rẻ hơn và mạnh mẽ hơn.

[Còn tiếp]

Bạn có thể đọc thêm nội dung chi tiết của các bài khác trên trang substack [cần trả phí].