“Một trong những thay đổi sâu sắc nhất, nếu không muốn nói là lớn nhất ở Apple trong 20 năm qua, chắc chắn nằm ở bên trong các sản phẩm của chúng tôi”, John Ternus, Phó chủ tịch phụ trách kỹ thuật phần cứng của Apple nói với CNBC. “Chúng tôi đã làm chủ rất nhiều công nghệ và tất nhiên, đứng đầu danh sách là tạo chip tùy chỉnh riêng”.

Phóng viên Katie Tarasov (trái) của CNBC và một nhân viên Apple bên trong căn phòng thiết kế chip của Apple. Ảnh: CNBC

Bức ảnh hiếm hoi về bên trong căn phòng thiết kế chip của Apple. Ảnh: CNBC

Trong hai thập kỷ, cổ phiếu Apple tăng vọt, trở thành công ty đầu tiên cán mốc 3.000 tỷ USD vốn hóa. Công ty sở hữu có iPhone, iPod, iPad, MacBook và gần nhất là Apple Watch và AirPods. Tuy nhiên, Apple hiện phát triển nhiều thứ hơn là thiết bị di động. Trong số đó là những mẫu chip để trang bị cho chính những sản phẩm của hãng.

Apple lần đầu ra mắt chip riêng là năm 2010 với iPhone 4 chạy chip A4. Sau 13 năm, gần như tất cả thiết bị của họ đều dùng bộ vi xử lý “cây nhà lá vườn”. Toàn bộ máy Mac mới tích hợp chip M-Series, chấm dứt 15 năm phụ thuộc vào Intel.

Tháng 11, CNBC đã đến khuôn viên Apple Park ở Cupertino, California và vào bên trong căn phòng thiết kế chip – nơi được đánh giá là tuyệt mật của Apple – để trò chuyện với lãnh đạo công ty về tham vọng tự chủ bán dẫn.

Nỗ lực tự thiết kế chip xử lý

“Apple có hàng nghìn kỹ sư. Nhưng nếu nhìn vào danh mục nghiên cứu bán dẫn, thực sự mọi thứ rất tinh gọn, hiệu quả”, Johny Srouji, Phó chủ tịch Công nghệ phần cứng của Apple, giới thiệu về phòng thí nghiệm bán dẫn.

Không như các nhà sản xuất chip truyền thống, Apple không bán sản phẩm cho các công ty khác. “Do không bán chip ra ngoài, chúng tôi hoàn toàn tập trung vào sản phẩm, tự do tối ưu hóa và kiến trúc có thể mở rộng để sử dụng về sau, trên các phần cứng khác nhau”, Srouji giải thích.

Srouji gia nhập Apple năm 2008, lãnh đạo một nhóm 40-50 kỹ sư thiết kế chip tùy chỉnh cho iPhone. Một tháng sau, bộ phận này tăng số nhân sự lên 200 người khi mua lại công ty khởi nghiệp PA Semiconductor với giá 278 triệu USD.

Hai năm sau, chip A4 đã có mặt trên iPhone 4 và iPad đời đầu. “Chúng tôi xây dựng cái gọi là kiến trúc bộ nhớ hợp nhất cho chip mới, bắt đầu có trên iPhone. Sau đó, chúng tôi mở rộng sang iPad, đồng hồ thông minh và cuối cùng là máy Mac”, Srouji nói.

Đội ngũ nghiên cứu bán dẫn của Apple hiện đã lên tới hàng nghìn kỹ sư, làm việc tại các phòng thí nghiệm khắp thế giới gồm ở Israel, Đức, Áo, Anh và Nhật Bản. Tại Mỹ, công ty có cơ sở tại Thung lũng Silicon, San Diego và Austin, Texas.

Loại chip chính mà Apple đang phát triển được gọi là System-on-Chip (SoC). Mỗi SoC tập hợp bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ xử lý đồ họa (GPU) và các thành phần khác, như bộ xử lý thần kinh (NPU), sau đó gói gọn vào một chip duy nhất.

SoC đầu tiên của Apple là A-series, nâng cấp từ A4 năm 2010 lên A17 Pro vào tháng 9, được dùng trong iPhone, một số mẫu iPad, Apple TV và HomePod. Một SoC khác của Apple là M-series ra mắt năm 2020, có trên các máy Mac mới và iPad cao cấp.

Trong khi đó, dòng S nhỏ hơn được trang bị cho Apple Watch; còn chip H và W sử dụng trong AirPods; chip U kết nối giữa các thiết bị Apple. Chip mới nhất, R1, sẽ xuất xưởng đầu năm tới cho kính thông minh Vision Pro.

“Đó thực sự là cuộc chơi lớn nhất trong lĩnh vực bán dẫn của Apple. Lần đầu tiên, chúng tôi đã khám phá ra những thứ để có thể tăng tốc phần cứng, cũng như tối ưu sức mạnh cho thiết bị ở các nhiệm vụ cụ thể trên iPhone”, Kaiann Drance, người đứng đầu bộ phận tiếp thị iPhone, nói về chip A17 Pro.

Srouji cho biết A17 Pro là chip 3 nm đầu tiên được xuất xưởng với số lượng lớn. Tiến trình 3 nm cho phép đưa nhiều bóng bán dẫn hơn vào trong một kích thước silicon nhất định. “Điều đó cực kỳ quan trọng, giúp sản phẩm vừa đạt hiệu suất cao vừa tiết kiệm năng lượng. Dù không phải công ty sản xuất chip, chúng tôi đang dẫn đầu ngành là có lý do”, Srouji nói.

Thay thế chip Intel thành công

Sau thành công của dòng A cho iPhone, iPad, Apple muốn loại Intel khỏi danh mục cung cấp vi xử lý cho máy tính. “Trong những ngày đầu, mọi thứ rất khó khăn”, Ternus, làm việc tại Apple 22 năm, cho biết. “Khi mới bắt đầu, chúng tôi có xu hướng tạo ra sản phẩm sử dụng công nghệ từ các công ty khác bằng cách tối ưu và tăng độ hiệu quả dựa trên công nghệ đó”.

Tuy nhiên, cách làm này “vẫn bị hạn chế bởi những gì có sẵn” nên nhóm quyết định đi theo con đường riêng. Năm 2020, Apple từ bỏ sử dụng bộ xử lý PC của Intel và chuyển sang chip riêng – động thái được đánh giá là bước thay đổi lớn đối với ngành bán dẫn.

“Gần giống như các định luật vật lý đã thay đổi. Thật bất ngờ, chúng tôi có thể tạo một chiếc MacBook Air cực kỳ mỏng và nhẹ, không dùng quạt, thời lượng pin 18 tiếng và vượt trội hơn cả chiếc MacBook Pro dùng chip Intel vừa xuất xưởng trước đó”, Ternus nói.

Đối với MacBook Pro chạy chip M3 Max mới nhất, ông cho biết thiết bị “nhanh hơn 11 lần so với MacBook Pro chạy chip Intel nhanh nhất mà chúng tôi từng sản xuất cách đây hơn hai năm”.

“Apple đã cho thấy nếu nỗ lực theo đuổi con đường riêng, bạn có thể tạo ra sự khác biệt cho sản phẩm của mình”, Stacy Rasgon, CEO kiêm nhà phân tích của Bernstein Research, nhận xét.

Modem – nỗ lực lớn nhất gặp thất bại

Apple đã thay thế gần như toàn bộ vi xử lý bên thứ ba bằng sản phẩm tự làm, nhưng modem là bộ phận mà công ty Mỹ vẫn chưa tự mình chinh phục được.

Apple hiện phụ thuộc vào nhà cung cấp modem Qualcomm. Tuy nhiên, thời gian qua, cả hai vướng vào những cuộc tranh chấp pháp lý kéo dài. Apple đã nỗ lực thoát khỏi sự phụ thuộc bằng cách mua lại bộ phận chip di động của Intel với giá một tỷ USD.

Tuy nhiên, tham vọng sản xuất modem của Apple chưa thành hiện thực và hồi tháng 9, họ phải tiếp tục ký hợp đồng mới với Qualcomm trong việc cung cấp modem đến năm 2026. “Qualcomm vẫn tạo ra những modem tốt nhất trên thế giới. Đến bây giờ, Apple chưa thể có được thứ gì đó tương tự”, Ben Bajarin, CEO công ty nghiên cứu Creative Strategies và là một trong những đối tác của Apple, nói.

Srouji từ chối bình luận về “sản phẩm và công nghệ tương lai”. Tuy nhiên, ông nhấn mạnh Apple “quan tâm đến mạng di động và đang có các đội ngũ làm điều đó”.

Một số tin đồn cho biết Apple cũng đang muốn phát triển chip wifi và Bluetooth. Khi được hỏi liệu công ty có cố gắng thiết kế mọi bộ phận trên sản phẩm, Srouji nói: “Khát vọng của chúng tôi là sản phẩm. Chúng tôi muốn tạo ra sản phẩm tốt nhất trên hành tinh, gồm cả chip”.

Để đạt được mục tiêu, Apple sẽ “mua sẵn” những thứ cần thiết, còn nhóm nghiên cứu có thể tập trung “vào những gì thực sự, thực sự quan trọng”. Srouji cho hay Apple hiện phụ thuộc vào đối tác sản xuất TSMC. “Rõ ràng là có nhiều căng thẳng. Tuy nhiên, không có lựa chọn nào tốt hơn”, ông nói.

Bảo Lâm