Intel trình bày tầm nhìn, năng lực sản xuất và lộ trình công nghệ tại Intel Tech Tour 2025, tái khẳng định vị thế dẫn đầu.

Sự kiện diễn ra ở Arizona (Hoa Kỳ) - địa điểm mang tính biểu tượng đối với Intel. Arizona là nơi tọa lạc của Fab 52 - nhà máy sản xuất hàng loạt (high-volume manufacturing site) cho tiến trình Intel 18A hiện đại nhất. Cả 2 dòng sản phẩm chiến lược sắp tới là Panther Lake và Clearwater Forest đều được xây dựng dựa trên tiến trình Intel 18A, kết hợp cùng công nghệ đóng gói tiên tiến.

Tầm nhìn “Intel Mới”

The New Intel

Dưới sự lãnh đạo mới, Intel đang trong quá trình tái cấu trúc cả về văn hóa và quy trình hoạt động. Nỗ lực này được gọi là "The New Intel". Có 4 trụ cột cốt lõi để định hình giai đoạn phát triển mới, được Giám đốc Công nghệ (CTO) Sachin Katti chia sẻ gồm:

• Sự xuất sắc về kỹ thuật (Engineering excellence): Đưa các kỹ sư vào vị trí trung tâm của quá trình ra quyết định.
• Tái khởi động đổi mới (Innovation re-ignited): Thực hiện các đặt cược mang tính đột phá và có chọn lọc trên toàn bộ phổ điện toán.
• Thực thi kỷ luật (Disciplined execution): Tập trung vào 1 số ưu tiên quan trọng nhất và thực hiện chúng xuất sắc.
• Phát triển lấy khối lượng công việc làm trung tâm (Workload-centric development): Bắt đầu từ các trường hợp sử dụng thực tế của khách hàng đầu cuối và truy ngược lại để xác định thành phần, thiết kế silicon, hệ thống và phần mềm cần thiết.

Nhấn mạnh vào 4 nguyên tắc trên cũng đồng nghĩa với việc ngầm thừa nhận rằng Intel đã gặp những thách thức trong quá khứ, cũng như chậm trễ trong lộ trình và các vấn đề về thực thi. Khi định hướng trở lại với mục tiêu kỹ thuật hàng đầu, đưa nhu cầu của khách hàng làm trọng tâm, Intel đang quyết tâm xây dựng lại niềm tin, có lộ trình sản phẩm cụ thể và tính cạnh tranh cao.

Kỷ nguyên Agentic AI

Intel xác định rằng AI chính là thứ sẽ định hình thế hệ hiện tại trở đi, từ đó điều chỉnh chiến lược phù hợp. Cụ thể hơn, Intel sẽ tập trung vào phân khúc có tốc độ tăng trường nhanh nhất, mang lại giá trị lớn nhất là suy luận (inference) và AI tác tử (Agentic AI). Agentic AI được định nghĩa là AI có quyền tự quyết, vượt ra khỏi giới hạn của các chatbot phản hồi đơn thuần. Agentic AI trở thành các hệ thống có khả năng tự động hóa những quy trình công việc phức tạp, tương tác với nhiều mô hình, công cụ và cơ sở dữ liệu khác nhau để hoàn thành 1 nhiệm vụ.

Các hệ thống AI hiện nay phần lớn được xây dựng trên kiến trúc đồng nhất (homogeneous), tích hợp dọc với phần cứng, mạng và phần mềm độc quyền. Cách tiếp cận này tỏ ra kém hiệu quả về mặt kinh tế khi đối mặt với sự phức tạp ngày càng tăng của Agentic AI. Để dễ hình dung, 1 hệ thống Agentic có thể tạo ra lượng token nhiều hơn tới 100 lần so với 1 truy vấn chatbot đơn giản, dẫn tới chi phí vận hành trên các hệ thống đồng nhất trở nên khó mở rộng. Điều này tạo ra rào cản lớn đối với việc phổ biến rộng rãi AI trong doanh nghiệp và đời sống hàng ngày.

Kiến trúc mở, không đồng nhất

Để giải quyết thách thức mà Agentic AI gặp phải, Intel đưa ra thay đổi mô hình cơ bản trong kiến trúc hệ thống AI. Tầm nhìn của Intel là tương lai hạ tầng AI phải mở (open) và không đồng nhất (heterogeneous). Thay vì chạy toàn bộ tác vụ trên 1 loại phần cứng cao cấp duy nhất, kiến trúc không đồng nhất sẽ tách các thành phần của quy trình Agentic AI và thực thi chúng trên phần cứng được tối ưu hóa riêng. Chẳng hạn như, giai đoạn prefill của mô hình ngôn ngữ lớn (LLM), vốn cần nhiều năng lực tính toán, có thể chạy trên GPU tối ưu cho tính toán, trong khi giai đoạn decode, vốn cần băng thông bộ nhớ cao, sẽ chạy trên bộ tăng tốc (accelerator) tối ưu cho bộ nhớ.

Tuy nhiên, sự không đồng nhất sẽ làm tăng độ phức tạp cho các nhà phát triển. Hiểu được điều này, Intel tiến hành xây dựng nền tảng phần mềm mở - Open AI Software Stack. Nền tảng này được thiết kế để trừu tượng hóa sự phức tạp của phần cứng bên dưới, cho phép các nhà phát triển tiếp tục sử dụng các framework quen thuộc như PyTorch và Hugging Face mà không cần thay đổi quy trình làm việc. Phần mềm sẽ tự động phân tích, biên dịch và điều phối các thành phần của ứng dụng AI lên phần cứng phù hợp nhất, kể cả trên các thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau.

Ở thử nghiệm ban đầu, Intel đã có kết quả để chứng minh cho hướng đi Open AI Software Stack. Bằng cách chạy giai đoạn prefill của mô hình Llama trên GPU của NVIDIA và giai đoạn decode trên bộ tăng tốc của Intel, hệ thống không đồng nhất này đã đạt được cải thiện về hiệu năng trên tổng chi phí sở hữu (performance per TCO) lên đến 1.7 lần so với việc chạy toàn bộ tác vụ trên hệ thống đồng nhất.

Chiến lược này cho thấy sự thay đổi từ đối đầu trực diện sang hợp tác và cạnh tranh có chọn lọc. Thay vì cố gắng thay thế hoàn toàn hệ sinh thái của NVIDIA, Intel đang tạo ra sân chơi mở nơi các sản phẩm của họ - đặc biệt là CPU Xeon - vẫn là thành phần không thể thiếu trong mọi hệ thống AI. Về lâu dài, "Open AI Software Stack" đóng vai trò là cổng chiến lược để dần dần đưa các bộ tăng tốc của Intel vào hệ sinh thái, cạnh tranh dựa trên hiệu năng trên mỗi USD cho các khối lượng công việc cụ thể.

Tiến trình Intel 18A

Nền tảng cho tất cả các sản phẩm và chiến lược tương lai của Intel là năng lực sản xuất. Tại sự kiện, Intel công bố chi tiết về Intel 18A, tiến trình công nghệ bán dẫn tiên tiến nhất được phát triển và sản xuất tại Mỹ, đồng thời là nền tảng cho Panther Lake và Clearwater Forest. Intel 18A là sự kết hợp của 2 công nghệ đột phá gồm bán dẫn RibbonFET và công nghệ cấp nguồn mặt sau PowerVia.

Phân tích kỹ thuật Intel Panther Lake: CPU, SoC và 18A

Phân tích kỹ thuật Intel Panther Lake: GPU, NPU và IPU

RibbonFET

RibbonFET là tên thương mại của Intel cho kiến trúc bán dẫn Gate-All-Around (GAA), đây cũng là bước tiến hóa lớn tiếp theo sau FinFET. Thay vì cấu trúc "vây" (fin) silicon 3 chiều của FinFET, RibbonFET sử dụng các "dải" (ribbon) hoặc "tấm" (sheet) silicon được kênh cổng (gate channel) bao bọc hoàn toàn ở cả 4 mặt.

Việc bao bọc hoàn toàn này giúp loại bỏ điểm yếu về kiểm soát kênh ở phần đáy của FinFET, từ đó giảm đáng kể dòng rò (leakage current). Điều này không chỉ cải thiện hiệu quả năng lượng mà còn cho phép các nhà thiết kế tiếp tục thu nhỏ kích thước bán dẫn - điều ngày càng khó khăn với kiến trúc FinFET. Ngoài ra, chiều rộng của các "dải" có thể điều chỉnh được, mang lại sự linh hoạt cao hơn trong thiết kế so với cấu trúc vây rời rạc của FinFET.

PowerVia

PowerVia là công nghệ cấp nguồn mặt sau (backside power delivery) đầu tiên được đưa vào sản xuất hàng loạt. PowerVia di chuyển toàn bộ mạng lưới dây cấp nguồn (power line) từ mặt trước của wafer sang mặt sau của wafer, chừa lại toàn bộ không gian phía trước cho dây tín hiệu.

Việc tách biệt đường cấp nguồn và đường tín hiệu cho phép tối ưu hóa cả hai. Các đường cấp nguồn ở mặt sau có thể được làm lớn hơn và dày hơn để giảm điện trở, trong khi các đường tín hiệu ở mặt trước có thêm không gian để bố trí hiệu quả hơn, giảm nhiễu xuyên âm. PowerVia giúp tăng mật độ và khả năng sử dụng cell tới 10%, đồng thời giảm sụt áp (IR drop) từ package đến bóng bán dẫn tới 30%, trực tiếp cải thiện hiệu năng và hiệu quả năng lượng.

Khía cạnh quan trọng của PowerVia nằm ở đặc điểm không chỉ đơn thuần là lớp bổ sung đắt tiền. Intel đã tối ưu hóa toàn bộ quy trình sản xuất cho công nghệ này ngay từ đầu. Việc giải phóng không gian ở các lớp kết nối kim loại đầu tiên (M0-M2) ở mặt trước cho phép sử dụng các kỹ thuật in khắc đơn giản hơn, giúp giảm số lượng mặt nạ (mask) và số bước xử lý hơn 40% so với tiến trình Intel 3. Sự tiết kiệm chi phí ở mặt trước này sẽ bù đắp đáng kể cho chi phí bổ sung của quy trình xử lý mặt sau. Điều này cho thấy PowerVia là 1 phần của chiến lược tái cấu trúc toàn diện, giải quyết đồng thời các vấn đề về hiệu năng, mật độ và chi phí, thay vì chỉ là lớp bổ sung chắp vá.

Intel xác nhận rằng tiến trình 18A đã đi vào sản xuất tại 2 nhà máy ở Mỹ: một cơ sở phát triển ở Oregon và nhà máy sản xuất hàng loạt Fab 52 tại Arizona. Cả 2 nhà máy đều đang trong quá trình tăng cường sản xuất hàng loạt.

Foveros và EMIB

System on Chip sang System of Chips

Khi kỷ nguyên AI đang đi vào cao trào, mô hình cơ bản của các thiết kế nguyên khối "System on a Chip" (SoC) dần chuyển sang hệ thống tích hợp nhiều chiplet, cũng là SoC nhưng đại diện cho “System of Chips”. Cách tiếp cận SoC mới hay System of Chips cho phép kết hợp các chiplet chuyên dụng, được sản xuất trên các tiến trình tối ưu nhất cho từng chức năng, vào 1 package duy nhất. Điều này không chỉ vượt qua các giới hạn về kích thước reticle và năng suất sản xuất (yield) của các die lớn, mà còn mang lại sự linh hoạt và khả năng mở rộng tốt hơn nhiều. Để đáp ứng tốt nhất cho SoC mới, Intel phát triển những công nghệ đóng gói tiên tiến như Foveros và EMIB.

Intel Xeon 6+ “Clearwater Forest” – Bước nhảy vọt với Intel 18A và Darkmont

Công nghệ đóng gói

Đối với các con chip di động Panther Lake thế hệ mới, Intel sử dụng công nghệ đóng gói Foveros-S. Đây là giải pháp đã được ứng dụng vào sản xuất hàng loạt từ năm 2019. Foveros-S cũng là thế hệ đầu tiên của Foveros, sử dụng đế silicon trung gian (silicon interposer), ưu tiên về cân bằng giữa chi phí, độ tin cậy và hiệu năng cho thị trường client số lượng lớn. Công nghệ đóng gói đã trưởng thành này có bump pitch 36 µm, phần silicon interposer có khả năng ghép nối các die với tổng diện tích tới 4 lần kích thước reticle. Biến thể tiếp theo của Foveros-S là Foveros-R, dự kiến sẵn sàng đi vào sản xuất trong năm 2027.

Còn thị trường server với Clearwater Forest phức tạp hơn nhiều, kết hợp 2 công nghệ đóng gói tiên tiến. Đầu tiên là EMIB (Embedded Multi-Die Interconnect Bridge) thế hệ 3, có bump pitch 45 µm. EMIB sử dụng các cầu silicon nhỏ được nhúng trực tiếp vào đế hữu cơ để tạo ra các liên kết die-to-die tốc độ cao. Đây là giải pháp hiệu quả về chi phí và năng lượng so với việc sử dụng 1 interposer silicon lớn. Công nghệ kết hợp với EMIB là Foveros Direct, đồng thời Clearwater Forest cũng là sản phẩm đầu tiên ứng dụng sản xuất hàng loạt. Foveros Direct cho thấy sự đột phát trong xếp chồng 3D, sử dụng liên kết lai đồng-đồng (Cu-to-Cu hybrid bonding) với bump pitch siêu nhỏ chỉ 9 µm. Kết quả là tạo ra các kết nối die-to-die có mật độ cao nhất và hiệu quả năng lượng tốt nhất, với mức tiêu thụ năng lượng dưới 0.05 pJ/bit.

Kiến trúc của Clearwater Forest là hệ thống cực kỳ phức tạp, bao gồm 12 chiplet tính toán (sản xuất trên tiến trình 18A) được xếp chồng lên 3 base tile (sản xuất trên Intel 3) rồi kết nối với 2 I/O tile (sản xuất trên Intel 7) thông qua cả EMIB và Foveros Direct. Clearwater Forest cho khách hàng tiềm năng thấy được năng lực của Intel Foundry, đủ sức tích hợp nhiều chiplet từ nhiều tiến trình khác nhau thành 1 hệ thống duy nhất.

Vai trò của Known Good Die

Khi mà System of Chips ngày càng phức tạp, thách thức của Intel nằm ở năng suất sản xuất. Chỉ cần 1 chiplet gặp lỗi, toàn bộ package hàng ngàn USD sẽ trở nên vô dụng. Để giải quyết triệt để vấn đề này, Intel có quy trình KGD (Known Good Die). KGD là quy trình kiểm tra toàn diện các die riêng lẻ (singulated die) hoặc các chồng die (stacked die) trước khi chúng được lắp ráp vào package cuối cùng. Quy trình KGD đảm bảo rằng chỉ những thành phần đã được xác nhận là hoạt động hoàn hảo và đáp ứng các thông số kỹ thuật (gồm cả phân loại năng lượng - power binning) mới được sử dụng. Điều này tối đa hóa hiệu suất sản xuất cuối cùng, giảm chi phí phế phẩm, đồng thời mang lại khả năng dự đoán cho cả 1 quy trình sản xuất vốn rất phức tạp như Clearwater Forest.

Cao hơn cả bước kiểm tra kỹ thuật đơn thuần, Known Good Die là yếu tố kinh tế nền tảng, hỗ trợ cho chiến lược đa chiplet trở nên khả thi hơn. Intel tiến hành đầu tư vào công nghệ kiểm tra KGD hiện đại, đảm bảo lợi nhuận của mảng kinh doanh đóng gói tiên tiến. Hiện tại, cả Clearwater Forest lẫn Panther Lake đều được áp dụng quy trình KGD trong sản xuất.

Tầm quan trọng của Fab 52

Intel đã có mặt tại Arizona từ năm 1979, tính tới nay có vốn đầu tư tích lũy vượt ngưỡng 50 tỷ USD. Khuôn viên Ocotillo tại Chandler, với diện tích hơn 283 ha, đã trở thành 1 trong những trung tâm sản xuất bán dẫn quan trọng nhất toàn cầu. Fab 52 là 1 phần của kế hoạch mở rộng trị giá 32 tỷ USD tại Arizona, cùng với Fab 62. Quy mô xây dựng của Fab 52 rất ấn tượng, đòi hỏi lượng thép kết cấu gấp 5 lần Tháp Eiffel và hệ thống xử lý vật liệu tự động (AMHS - Automated Material Handling System) dài hơn 48 km với hơn 2100 phương tiện tự hành.

Arizona là môi trường sa mạc, vì vậy thách thức là cực lớn đối với nhà máy sản xuất bán dẫn vốn cần rất nhiều nước sạch, tuy nhiên Intel vẫn luôn đặt mục tiêu bền vững lên hàng đầu. Toàn bộ khu vực Ocotillo được cung cấp bởi 100% năng lượng tái tạo. Đặc biệt, Intel đang theo đuổi mục tiêu bền vững tài nguyên nước (net positive water), với 1 cơ sở xử lý tại chỗ có khả năng tái chế hơn 9 triệu gallon nước (hơn 34,000 m3) mỗi ngày. Những khoản đầu tư này không chỉ là trách nhiệm xã hội mà còn đảm bảo sự ổn định hoạt động cho các cơ sở sản xuất trị giá hàng chục tỷ USD trước những biến động tiềm tàng về tài nguyên và quy định môi trường.

Fab 52 đã đi vào hoạt động chính thức từ ngày 9/10/2025. Nhà máy đang sản xuất hàng loạt trên tiến trình Intel 18A, trong đó Panther Lake là 1 trong những sản phẩm đầu tiên.