Cuộc chiến tranh công nghệ bán dẫn và máy tính. Phần 1: Công nghệ máy tính
Tôi đã có những trải nghiệm cá nhân thực sự về cuộc chiến tranh này thời đỉnh điểm của Chiến tranh Lạnh.
Ba chiến trường chính của chiến tranh công nghệ trong thế kỷ 21
Lịch sử loài người hình thành bởi các cuộc xung đột, xa xưa là giữa các bộ lạc, sau rồi giữa các dân tộc, đến chiến tranh giữa các quốc gia, và ngày nay là đến liên minh các quốc gia , giữa các phe. Từ hai phe trong Chiến tranh thế giới thứ hai, đến hai phe trong Chiến tranh Lạnh 1945-1991 và bây giờ còn chưa phân định rõ các phe. Và kết quả của các cuộc chiến tranh xưa nay phụ thuộc vào phương tiện vận chuyển (chạy, ngựa, tàu thuyền, máy bay…), sức mạnh (cơ bắp, cung tên, giáo mác, súng ống, bom đạn…). Nhưng trong thế kỷ 21 này, khi các nhà vật lý đã chỉ ra sức mạnh sau tiếng nổ của bom hạt nhân có thể tiêu diệt loài người trong chớp mắt, sẽ không thể sử dụng tiếng nổ của bom đạn để định hình thế giới được nữa. Sự phân định thắng thua là ở cuộc chiến không tiếng súng, cuộc chiến công nghệ. Công nghệ được hiểu bao gồm Nghiên cứu – Research, Phát triển- Development, Sản xuất- Production, gọi tắt là Chiến tranh RDP. Dự đoán, có ba chiến trường chính của chiến tranh RDP trong thế kỷ 21 là:
*Công nghệ bán dẫn và máy tính – Semi-conductor & Computing Technology.
*Lưu trữ năng lượng – Energy Storage.
*Phản ứng tổng hợp hạt nhân có điều khiển – Controlable Nuclear Fusion.
Loạt bài viết của GS.TS Trần Xuân Hoài sẽ lần lượt điểm qua ba cuộc chiến tranh này.
Cuộc chiến tranh công nghệ bán dẫn và máy tính
PHẦN I: CÔNG NGHỆ MÁY TÍNH
Cuối năm 1969, sau khi đạt được một số kết quả thực nghiệm khá tốt về vật liệu bán dẫn dành cho việc chế tạo linh kiện bán dẫn siêu cao tần (Semiconductor Microwave Devices), tôi cần phải giải bài toán tổng thể để lý giải kết quả và định hướng tìm tòi cho linh kiện và vật liệu cho lĩnh vực mới mẻ này. Để giải bài toán, tôi đã viết một chương trình Fortran khá lớn mà các loại máy tính của phe xã hội chủ nghĩa (XHCN) khó giải nổi. May sao lúc đó ở thành phố Rotstock, Đức có Trung tâm máy tính chuyên thiết kế tàu thủy, mạnh nhất phe XHCN, mua lậu được một máy mainfram CDC6600 của Control Data Co (Mỹ). Từ Berlin tôi chạy ngay lên đó nhờ vào quota của cậu bạn nghiên cứu sinh đóng tàu, chui được vào trung tâm, chạy máy từ 12 giờ đêm đến sáng, mất cả tuần liền, kết quả tuyệt vời. Máy tính CDC6600 đã có sự nhảy vọt nhờ sử dụng Silicon Transistors (Transitor dùng vật liệu Silic) thay cho vật liệu Germanium, do Seymour Cray lãnh đạo một nhóm chỉ gồm 34 kỹ sư và tiến sĩ thiết kế, được đưa ra thị trường vào năm 1965, thực hiện 3 triệu lệnh (Instructions) trong một giây, giữ kỷ lục mạnh nhất thế giới 5 năm liền.
CDC6600 1964
Trong khi đó phe XHCN có máy tính mạnh nhất cũng trên nền tảng Silicon Transistors là BESM-6 (БЭСМ-Большая Электронно-Счётная Машина) do Viện Cơ khí chính xác và Công nghệ tính toán (Institute of Precision Mechanics and Computer Engineering) thiết kế khởi sự năm 1964 và ra lò 1968-1969, có tốc độ xử lý bằng 1⁄2 CDC6600. Thế cũng là khá lắm rồi, và hệ máy tính này của Liên Xô sống được 19 năm, nó đảm đương mọi tính toán điều khiển cho toàn bộ nền khoa học công nghệ Liên Xô, kể cả chuyến bay Phạm Tuân lẫn chuyến bay liên hợp Mỹ Nga Apollo-Soyus. Năm 1970, máy tính BESM6 được lắp ở Trung tâm máy tính Viện Hàn lâm Khoa học Đức, và tôi là khách hàng thường trực suốt các kíp đêm. Thực ra tôi khó cảm nhận sự khác biệt giữa hai máy tính CDC6600 và BESM6, phải thú thật là như vậy. Cho nên tính cho đến 1970 phe XHCN chỉ lạc hậu so với phe Mỹ 5-6 năm thôi.
Nếu nhìn lại lịch sử từ thời dùng đèn điện tử cộng với bộ nhớ xuyến từ tính, công nghệ của Liên Xô không lạc hậu chút nào, nếu không nói là vượt trội. Máy tính kỹ thuật số (Digital Computer) của Liên Xô được phát triển từ sau thế chiến II. Máy tính đầu tiên được hoàn thành năm 1950 bởi Sergey Lebedev tại Kiev Institute of Electrotechnology in Feofaniya (Viện Công nghệ Điện tử Kiev ở Feofaniya, Ukraine) có tên là MESM (МЭСМ; Малая Электронно-Счетная Машина, Small Electronic Calculating Machine), một số tác giả cho rằng máy này hiện đại nhất tại châu Âu lục địa vào thời đó. Nên nhớ rằng đó là thời cai trị của Stalin, quan điểm của chính quyền là chống lại điều khiển học (Cybergnetic), coi đó là âm mưu của tư bản để chống lại quyền lợi của của công nhân (!).
BESM 6 -1969
Tương đương với trình độ Liên Xô lúc đó là Manchester Mark 1 của Victoria University of Manchester, England (1950) và sau đó là IBM650 (1953) của Mỹ. Như vậy tạm coi xuất phát điểm bằng nhau. Sau 20 năm phe Liên Xô lạc hậu 5 năm. Bây giờ thử nhìn lại sau 50 năm xem cuộc chiến này đã đi đến đâu?
Liên Xô sụp đổ 1991, cuộc đua Xô-Mỹ về Computing Technology tạm dừng 10 năm về phía Nga (thừa kế Liên Xô). Thêm nữa, cuộc chiến bán dẫn vào thập niên 90 đem lại cho Mỹ sự phát triển và thống trị tuyệt đối trong nhiều năm. Các vũ khí hiện đại cũng trở nên thông minh và cần các bộ xử lý để điều khiển, đây mới chính là lý do sâu xa cho việc cần phải làm chủ công nghệ cao.
Nga đã mất rất nhiều chất xám cho Mỹ và phương Tây vào giai đoạn này. Thừa kế BESM6 là công ty Elbrus (1). Vào cuối những năm 1980 đầu 1990 SUN Microsystems, một công ty dẫn đầu công nghệ máy tính của Mỹ gặp bế tắc khi chip của SUN bị kẹt vì hiệu suất đã đến ngưỡng và đã phải nhờ đến người Nga. Nhóm làm Elbrus ở Leningrad và nhóm tính toán song song ở Moscow đã hợp lại để thiết kế SPARC cho SUN, thiết kế đó thừa kế nhiều ý tưởng từ chip Elbrus do Gluskov và nhóm Leningrad làm trước đó.
Năm 1990 Vladimir Pentkovski tham gia thiết kế chip Elbrus-1 và Elbrus-2 di cư sang Mỹ và ông chính là người đứng đầu nhóm thiết kế Pentium III của Intel (2), thiết kế lõi Tualatin của nó chính là cơ sở để tạo nền tảng cho kiến trúc vi mô Core mà Intel vẫn sử dụng đến bây giờ (hơn hẳn lõi của Pentium IV thế hệ sau). Mỹ cũng đã chiếm hữu được công nghệ máy tính ngay trên đất Nga. Ví dụ Boris Artashesovich Babayan (3) – người đứng đầu nhóm thiết kế Elbrus-3 và Elbrus 2000 sau đó là Giám đốc thiết kế của Intel và đứng đầu nhóm phát triển của Intel tại Moscow. Còn hàng ngàn tên tuổi sáng giá của Nga đã đầu quân cho Anh, Mỹ, Đức … khó mà kể hết được.
Bộ nhớ dùng công nghệ lõi ferite năm 1960 (trái) và chip DRAM đầu tiên của Intel năm 1970 (phải)
Như vậy ngay từ đầu người Nga đã nắm vững trong tay công nghệ thiết kế chip và về mặt nào đó chính họ góp phần vào sự phát triển công nghệ bán dẫn của người Mỹ. Tuy thua xa Mỹ và Nhật về thương mại sản phẩm dân dụng nhưng về sức mạnh trí tuệ thì họ đang âm thầm đuổi theo sát Mỹ. Dòng chip Elbrus trước đây cũng được gia công tại Đài Loan. Sau khi bị cấm vận vì sự kiện Crimea, Nga buộc phải tìm cách xây dựng lại cơ sở sản xuất của riêng mình, và họ đã tương đối thành công. Hiện nay toàn bộ chip Elbrus đều đã được sản xuất tại Nga.
Như vậy Nga không lệ thuộc vào nước nào trong chuỗi cung ứng của công nghệ bán dẫn này. Ngoài Elbrus với dòng chip cho máy tính bàn và máy chủ thì Nga còn có Công ty Baikal sản xuất chip trên kiến trúc ARM (được sử dụng trên tất cả thiết bị smartphone hiện nay) lẫn MIPS32. Như vậy Nga đang sở hữu công nghệ sản xuất chip rất đa dạng và khá chủ động.
Cho đến đầu thế kỷ này, Trung Quốc không có tên trên bản đồ sáng tạo công nghệ tính toán thế giới, nhưng họ đã nổi lên nhanh chóng trong khoảng 15 năm gần đây. Tuy nhiên cho đến nay thì các thiết kế các bộ vi xử lý chủ yếu vẫn là mua hay sao chép của nước ngoài. Ngay những tên tuổi lớn như Huawei (chip Kirin 9000 hiện đại nhất) cũng là thuê, mua hoặc chép lại phần lớn công nghệ của Anh, Mỹ (IBM, ARM…). Mới nhất thì Trung Quốc nổi lên với các thiết kế chuyên cho AI như Alibaba với chip Hanguang 800; Cambricon-1H và Cambricon-1M Siyuan 290, Siyuan 220 của một công ty mới nổi Cambrian Technologies (ra đời năm 2016) do Liang Jun (梁军-Lương Quân) nguyên là người của Huawei HiSilicon cùng đội ngũ 10 nhà khoa học của Viện Công nghệ Tính toán của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (Chinese Academy of Sciences’ Institute of Computing Technology) lập ra (4). Lĩnh vực mới mẻ này là hi vọng vượt Mỹ của Trung Quốc. Hiện nay thì các chip này của Trung Quốc phải thuê nước ngoài chế tạo.
Cuộc chiến này bây giờ tạm gọi là giữa phe UJEKT (Us-Japan-Euro-Ko- rea-Taiwan) với phe RUSCHI (Russia- China) Phải chăng là Nga và phe Nga và Trung quốc (RUSCHI) không lạc hậu so với phe UJEKT nữa? Vẫn lạc hậu, kể cả liên kết với tiềm lực kinh tế Trung quốc cũng vẫn lạc hậu, ít nhất là 10 năm.
Vì sao như vậy… xin xem tiếp kỳ sau: Cuộc chiến bán dẫn-Semiconductor War sẽ rõ…
Chú thích:
(1) http://www.mcst.ru/
(2) https://en.wikipedia.org/wiki/Vladimir_Pentkovski
(3) https://en.wikipedia.org/wiki/Boris_Babayan
CAS Center for Excellence in Brain Science and Intelligence Technology. Cambricon Ltd
https://seal.ece.ucsb.edu/sites/default/files/publications/07551409.pdf
