Dùng chip lỗi tiết kiệm hàng tỷ USD

Sự chặt chẽ trong việc quản lý chất lượng thiết bị vi xứ lý của các hãng chế tạo đã dẫn đến việc hơn 50% số sản phẩm phải bị thải loại do mắc dù chỉ một lỗi nhỏ. Một nhà nghiên cứu Mỹ đã đề ra giải pháp có tính cách mạng cho vấn đề này.

Giáo sư Melvin Breuer cầm một khay toàn chip lỗi. Đằng sau ông là một PC có cấu hình đặc biệt, cho phép dùng thử chip mà không cần gắn vào bo mạch. Breuer đang nghiên cứu một thuật toán mới để xác định chính xác khả năng sử dụng của mỗi chip bị lỗi.

Theo giáo sư Melvin Breuer của Đại học công nghệ Southern California, các phương pháp sản xuất chip truyền thống đang phung phí những bộ xử lý mà lẽ ra vẫn “đủ tốt” để tích hợp vào nhiều thiết bị. “Chính việc phải vứt bỏ những chip bị lỗi đã làm gia tăng chi phí của những sản phẩm hoàn thiện tung ra ra thị trường”, Breuer lý giải. “Khi các nhà sản xuất bắt đầu chế tạo những chip phức tạp hơn thì tỷ lệ không đạt độ hoàn thiện 100% lại càng lớn. Con số này sẽ giảm bớt khi kỹ thuật sản xuất được cải thiện, song, cùng với quá trình đạt đến một công nghệ chế tạo hoàn hảo thì nhiều thế hệ chip đã trở nên lạc hậu”.

Một số nhà thiết kế chip đã cố gắng cắt giảm sự lãng phí nói trên bằng cách thiết kế thừa các vi mạch để khi bộ phận này không hoạt động thì mạch khác lập tức thế chỗ. Tuy nhiên, kể cả với biện pháp không hẳn là rẻ này, số lượng chip bị thải loại vẫn rất lớn, thậm chí chiếm tới hơn nửa sản lượng làm ra, và tất nhiên luôn được các hãng chế tạo tính vào chi phí sản xuất.

Cách đây 7 năm, Breuer và người đồng sự S.K.Gupta bắt đầu nghiên cứu ý tưởng về những lỗi “chấp nhận được” trong các chip bị thải loại. Đối với một số ứng dụng, chẳng hạn như an ninh, kế toán và khoa học, lỗi dù ở bất cứ mức độ nào đều không thể được chấp nhận, nhưng có những lĩnh vực khác, chẳng hạn như đồ họa, thì nhiều khiếm khuyết không gây ảnh hưởng lớn và thậm chí không thể nhận ra. “Nếu bạn có một ứng dụng mà trong đó đối tượng dùng cuối là người chứ không phải máy tính thì những thay đổi nhỏ trong kết quả xử lý là gần như không thể nhận thấy”, Breuer giải thích. “Chẳng hạn mắt người làm sao có thể nhận ra vài điểm lỗi 1-2 pixel do chip kém để lại trên những bức ảnh”.

Theo Breuer, yếu tố quan trọng này chính là cơ sở để đánh giá một chip bị lỗi sẽ có thể đem lại khả năng hoạt động chấp nhận được tới mức nào mà không cần phải gắn nó với ứng dụng thực tế. Breuer và Gupta đã phát triển ra những cấu trúc thử nghiệm đơn giản cho chip với khả năng tự động xác định các thuộc tính liên quan đến lỗi, chẳng hạn như mức độ hay phạm vi ảnh hưởng. Một phân tích độc lập gần đây cho thấy 60% các loại chip bị một khiếm khuyết vẫn có thể giải mã tốt các file video MPEG và chơi playback mà người sử dụng không thể nhận ra có lỗi.

Ngành công nghiệp chip cũng đang bắt đầu để ý đến cách giải quyết vấn đề theo hướng nói trên. “Khi tôi lần đầu đề cập về chuyện này, họ tỏ ra rất thiếu tích cực do lo sợ uy tín bị ảnh hưởng bởi những sản phẩm có khiếm khuyết”, Breuer kể. “Tuy nhiên, thái độ này dường như đang thay đổi. Trong năm qua, tôi đã được mời tới 3 hội nghị để thuyết trình về chủ đề mức độ lỗi chấp nhận được trên chip”. Ông cho rằng, nếu ý tưởng này được ủng hộ và xúc tiến, sẽ có sự biến chuyển rất lớn trong cách thiết kế, kiểm tra và cung cấp chip. Điều đó sẽ cho phép ngành thiết bị vi xử lý tiếp tục phát triển quy mô theo định luật Moore trong khi lại cắt giảm được chi phí đối với người dùng đầu cuối. Breuer đánh giá: “Nếu so sánh với doanh thu chip bán ra trên toàn cầu năm 2004 là hơn 210 tỷ USD, sẽ thấy hiệu quả kinh tế hằng năm của việc áp dụng hướng đi này có thể lên đến hàng tỷ USD”.

Phan Khương (theo Innovation Report)