Ryan Ruiz, phó chủ tịch điều hành phát triển kinh doanh tại Cơ quan Thương mại Arizona (ACA), hình dung ra một tương lai trong đó AI đóng vai trò nền tảng cho hoạt động kinh doanh giống như điện năng.

Ruiz, người có nhóm tại ACA - tổ chức phát triển kinh tế hàng đầu của Arizona - đang dẫn đầu tăng trưởng công nghiệp dựa trên AI của bang cho biết:“Trí tuệ nhân tạo thực sự sẽ cung cấp năng lượng cho mọi lĩnh vực trong nền kinh tế”.

Tiềm năng to lớn của AI bị hạn chế do thiếu hụt trầm trọng phần cứng bán dẫn chuyên dụng, bao gồm GPU, bộ nhớ và bộ lưu trữ cũng như sự thiếu hụt nghiêm trọng về nhân tài kỹ thuật. Những hạn chế về vốn và lao động này đã trở thành nút thắt chính cản trở sự thâm nhập AI toàn cầu.

Khi các nhà lãnh đạo ngành, chính phủ và các nhà giáo dục nỗ lực giải quyết những tắc nghẽn này, Arizona đã đưa ra các giải pháp. Với nền tảng sâu xa về thiết kế và sản xuất chất bán dẫn, các trường đại học kỹ thuật nổi tiếng và lịch sử quản lý sự tăng trưởng nhanh chóng, bang này đang xác định con đường phía trước cho các ngành liên quan đến AI.

Trước mắt, hãy tìm hiểu xem điểm mạnh của Arizona về cơ sở hạ tầng đổi mới đang giúp giảm bớt những trở ngại ảnh hưởng đến sự phát triển của AI như thế nào.

1. Các khoản đầu tư lớn và cơ sở nghiên cứu đẳng cấp thế giới đang thúc đẩy những tiến bộ về chất bán dẫn

Trong hơn bảy thập kỷ, với hoạt động được đẩy nhanh nhờ Đạo luật CHIPS được thông qua năm 2022, Arizona đã chạy đua để giành vị trí dẫn đầu toàn cầu trong lĩnh vực sản xuất và phát triển chất bán dẫn.

Ruiz cho biết ACA đã chủ trì xuất bản Lộ trình Kinh tế Bán dẫn Quốc gia (NSER), trong đó đặt ra các mục tiêu cụ thể cho việc sản xuất chip trong nước cũng như các sáng kiến nhằm đáp ứng các mục tiêu ngắn hạn và dài hạn. Đồng thời, ACA đã thực hiện nhiều khoản đầu tư trị giá 8 con số vào nghiên cứu &phát triển cũng như nâng cao lực lượng lao động, cùng với việc tạo điều kiện cho các công ty khởi nghiệp ở giai đoạn đầu.

ACA báo cáo rằng gần đây hàng chục công ty đại diện cho mọi giai đoạn phát triển, sản xuất và đóng gói chất bán dẫn đã thành lập hoặc mở rộng hoạt động ở Arizona. Khoản đầu tư này được dẫn đầu bởi Công ty Sản xuất Chất bán dẫn Đài Loan (TSMC), công ty đã công bố 165 tỷ USD để xây dựng sáu nhà máy chế tạo tiên tiến nhất – được gọi là “fabs” – hai cơ sở đóng gói tiên tiến và một trung tâm nghiên cứu &phát triển lớn.

ACA cũng đang đầu tư chiến lược vào lực lượng lao động và cơ sở hạ tầng của bang, bao gồm 35,5 triệu USD cho Trung tâm Chế tạo Nano của Đại học Arizona, cũng bao gồm mối quan hệ hợp tác với các trường cao đẳng cộng đồng.

Trong khi đó, khoản đầu tư 47,5 triệu USD vào Đại học Bang Arizona (ASU) sẽ tạo điều kiện cho một phòng thí nghiệm nghiên cứu, phát triển và tạo mẫu đầu tiên hỗ trợ việc sản xuất tấm bán dẫn và đóng gói chip thế hệ tiếp theo.

Một nhà nghiên cứu tạo dáng tại Trung tâm Chế tạo Nano của Đại học Arizona, một cơ sở chế tạo đa chức năng dành cho các nhà khoa học, công ty khởi nghiệp cũng như doanh nghiệp tư nhân nghiên cứu, thử nghiệm, phát triển, tạo nguyên mẫu và sản xuất sản phẩm.

Đại học Arizona

2. Các công ty khởi nghiệp cho biết cơ sở hạ tầng của Arizona giúp mở rộng quy mô và thành công dễ dàng hơn

Mariana Bertoni, Tiến sĩ, chỉ là một trong những câu chuyện thành công về chất bán dẫn gần đây của Arizona và là những nhà lãnh đạo mới nổi. Là giáo sư kỹ thuật tại ASU, Tiến sĩ Bertoni đã phát triển các quy trình sản xuất chip thế hệ tiếp theo mà cô hiện đang mở rộng quy mô tại Crystal Sonic, công ty khởi nghiệp do cô đồng sáng lập và lãnh đạo với tư cách là giám đốc công nghệ.

“ASU đã cho tôi một nền tảng tuyệt vời để thực sự kiểm tra… ngay cả khi còn là một giáo sư cấp dưới… [và] chỉ làm theo một số ý tưởng điên rồ,” cô nói.

Ngày nay, những thử nghiệm đầy tham vọng đó đang hướng tới thực tế hiện tại của ngành sản xuất chất bán dẫn. Theo Crystal Sonic, có tới 95% nguyên liệu thô được sử dụng trong sản xuất chip bị loại bỏ dưới dạng chất thải. Giảm chất thải bằng hệ thống cắt wafer thế hệ tiếp theo do Tiến sĩ Bertoni đồng thiết kế có thể giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất. Đây chỉ là một ví dụ về cách các bộ óc bán dẫn của Arizona giải quyết các thách thức AI ngày nay.

Arno Merkle, Giám đốc điều hành của Crystal Sonic, cho biết, việc chuyển từ vật liệu chế tạo chip truyền thống sang các vật liệu mới nổi như cacbua silic và gali nitrit cũng có thể giúp giảm mức tiêu thụ điện năng và lãng phí nhiệt cũng như cải thiện hiệu suất của các thế hệ chip trong tương lai.

Merkle nói:“Chúng tôi đang áp dụng công nghệ của mình rất nhiều để tạo điều kiện cho việc sử dụng vật liệu đó tốt hơn, để những ứng dụng mới này có thể thực sự phát triển và tăng tốc”. “Và chúng tôi đang hướng tới một hoặc hai thập kỷ tới [để] công nghệ ngày càng phát triển và sử dụng nhiều vật liệu chuyên dụng hơn để tạo ra chip, [như] kim cương.”

Các công ty bán dẫn cần nguồn cung cấp lao động được đào tạo và gắn bó ổn định. ACA và các đối tác trong ngành đã phát triển chương trình Tăng tốc lực lượng lao động Future48 để đáp ứng nhu cầu đó. Được thiết kế một phần cho các trường đại học hệ hai năm ở Arizona, chương trình này mô phỏng quy trình làm việc của một phòng sạch sản xuất chip thực sự và được mô phỏng theo một sáng kiến ​​thành công được thiết kế nhằm thúc đẩy tăng trưởng trong ngành sản xuất xe điện.

Patrick Ptak, Phó Chủ tịch Điều hành Sáng kiến Điều hành tại ACA cho biết:“Chúng tôi đã có hàng chục nhà lãnh đạo phát triển lực lượng lao động từ khắp đất nước đến và xem các cơ sở [đào tạo] này”. “Và hầu hết thời gian, họ rời khỏi [chương trình] và có một cuộc phỏng vấn đang chờ đợi tại một trong những đối tác trong ngành.”

3. Lưới năng lượng mạnh mẽ của Arizona có thể thúc đẩy sự đổi mới thế hệ tiếp theo

Việc cung cấp năng lượng đầy đủ và đáng tin cậy – hỗ trợ các nhu cầu hiện tại cũng như các trung tâm dữ liệu AI đang phát triển – là mối quan tâm trên toàn quốc. Một báo cáo gần đây chỉ ra rằng các công ty công nghệ đang đồng ý tự nguyện giảm mức tiêu thụ tại trung tâm dữ liệu của họ theo yêu cầu từ các công ty tiện ích.

Ở một mức độ nào đó, đây là vấn đề vật lý - cài đặt AI tiên tiến chạy đồng thời hàng nghìn GPU cho các tác vụ học tập và xử lý. Mỗi GPU đều phải được cấp nguồn và mọi thứ được cấp nguồn nhất thiết sẽ tạo ra nhiệt thải.

Ptak cho biết ACA tin rằng Arizona được xây dựng cho thời điểm này, trích dẫn dữ liệu liên bang gần đây cho thấy vào năm 2024, bang đã trải qua 87,5 phút mất điện, mức thấp thứ hai trên toàn quốc và gần bằng 1/7 mức trung bình toàn quốc trong hơn 10 giờ.

Ruiz cho biết:"Công suất bán dẫn ở quy mô này đòi hỏi cơ sở hạ tầng năng lượng lớn không kém. Nền tảng đó là yếu tố hỗ trợ mọi thứ khác". “Từ Văn phòng Thống đốc đến các tiện ích và ngành công nghiệp tư nhân, Arizona đã có chủ ý xây dựng cơ sở hạ tầng cần thiết cho thế hệ đổi mới tiếp theo.”

Ruiz cho biết việc đảm bảo cơ sở hạ tầng mạnh mẽ sẽ hỗ trợ mục tiêu chung của ngành là tạo ra chuỗi cung ứng AI ổn định, bao gồm giáo dục, sản xuất, vận hành và giao hàng.

Ông nói:“Những nhà cung cấp này là những người đi đầu ở Hoa Kỳ và tốc độ tăng trưởng của họ sẽ tăng tốc khi phần còn lại của đất nước nỗ lực bắt kịp tốc độ mà chúng tôi đang thấy ở Arizona”.

4. Quan hệ đối tác công-tư mạnh mẽ hỗ trợ tăng trưởng mới

Merkle lưu ý rằng “công nghệ khoa học vật lý cứng cực kỳ tốn kém và rủi ro khi phát triển” và không thể tránh khỏi những khoản đầu tư mà người sáng lập phải thực hiện để biến ý tưởng thành hiện thực. Ông cho biết, các khoản tài trợ của ACA rất quan trọng để đưa các quy trình đổi mới của Crystal Sonic vượt qua giai đoạn bảng trắng.

“[ACA] đã cung cấp… sự linh hoạt để thực sự nhấn mạnh một số công việc của chúng tôi theo hướng này hay hướng khác hoặc thực hiện nhiều hoạt động phát triển kinh doanh thương mại hơn,” ông nói.

Với tư cách là bang triệu tập hàng đầu của Arizona, Arizona có vị trí lý tưởng để hành động sớm và dứt khoát theo các khuyến nghị, thí điểm một số hoạt động hợp tác lớn trong những tháng đầu tiên ra mắt NSER nhằm giảm bớt các rào cản.

Ptak cho biết:“Có một trở ngại đối với các nhà đổi mới và công ty khởi nghiệp trong việc sử dụng thiết bị tiên tiến để thử nghiệm sản phẩm của họ”. Để giúp giải quyết vấn đề đó, ông cho biết ACA đã phân bổ hơn 100 triệu đô la để cung cấp cho các chuyên gia các thiết bị và cơ sở vật chất thực tế để sử dụng tại ba trường đại học của bang.

“Văn phòng thống đốc, thông qua khu vực tư nhân, các đối tác tiện ích và các nhóm phát triển kinh tế đã dành rất nhiều thời gian để đảm bảo rằng chúng tôi đang xây dựng cơ sở hạ tầng cần thiết cho cái mà chúng tôi gọi là thế hệ đổi mới tiếp theo.”

Tại các cơ sở công-tư như MacroTechnology Works của ASU, các học giả và chuyên gia trong ngành có thể cộng tác để tìm ra các giải pháp mới. Ruiz nói:“Không gian bán dẫn thường có rào cản gia nhập cực kỳ cao khi nói đến chi phí vốn của máy móc và thiết bị”. “Cơ sở chung và phòng sạch cho phép các công ty đổi mới mà không phải gánh toàn bộ chi phí cho cơ sở hạ tầng đó.”

Bên trong cơ sở Công trình Công nghệ Vĩ mô của Đại học Bang Arizona, một trong những cơ sở R&D vi điện tử của trường đại học lớn nhất ở Hoa Kỳ.

Đại học bang Arizona

Tại sao Arizona đang tạo nên biên giới thành công tiếp theo của AI

Chắc chắn sẽ có những thách thức mới trong ngành khi AI tiếp tục phát triển. Tại Arizona, Ruiz tin tưởng rằng sự hợp tác và hợp tác liên tục giữa ngành công nghiệp, các trường đại học nghiên cứu và các nhà lãnh đạo dân sự sẽ đáp ứng được hiện tại và tương lai của công nghệ.

Ông nói:“Thành công của NSER bắt nguồn từ sự tham gia sâu sắc vào ngành và chúng tôi đang tiếp tục phát triển dựa trên điều đó”.

Merkle của Crystal Sonic tóm tắt rõ ràng tình trạng hướng tới tương lai của Arizona:

“Thực sự, chúng tôi không thể đặt công ty của mình ở một vị trí địa lý tốt hơn vị trí hiện tại của chúng tôi.”