Tăng hơn 50 lần trong 18 tháng, Kioxia với màn lội ngược dòng huyền thoại

Tác giả: Đỗ Cần DQ

Trước đây, trong một bài viết, chúng tôi đã từng phân tích sâu sắc về giai đoạn trầm lắng đáng tiếc của gã khổng lồ bộ nhớ flash này: mang theo vinh quang của Toshiba Memory xưa nhưng lại 'sinh không gặp thời'; thị trường vốn lạnh nhạt, dẫn đến IPO thất bại trước giờ G; trong đợt băng giá của ngành lại liên tục thua lỗ lớn, không may còn bỏ lỡ cơ hội lớn từ HBM, ngay cả việc 'giữ ấm' cùng Western Digital cũng thất bại... Vào thời điểm đó, Kioxia trong mắt người ngoài dường như đã trở thành 'cục than hồng' trong cuộc đại thanh lọc bán dẫn.

Tuy nhiên chỉ hơn một năm sau, Kioxia đã trình diễn một màn lội ngược dòng đáng kinh ngạc có thể gọi là huyền thoại. Dưới sự thúc đẩy điên cuồng của mô hình AI lớn, logic thị trường bộ nhớ đã xoay chuyển căn bản, Kioxia không chỉ thành công lội ngược dòng mà còn bùng nổ kép trên thị trường vốn và công nghệ.

Diễn biến giá cổ phiếu Kioxia kể từ khi niêm yết

Thần thoại siêu cấp trên thị trường vốn

Kioxia đã thành công niêm yết trên Sở Giao dịch Chứng khoán Tokyo vào cuối năm 2024, vốn hóa thị trường ban đầu chỉ loanh quanh 8000 tỷ yên (khoảng 50 tỷ USD). Tuy nhiên, cùng với sự bùng nổ toàn diện của nhu cầu bộ nhớ AI, Kioxia đã trình diễn màn lội ngược dòng huyền thoại sau 18 tháng niêm yết: giá cổ phiếu của họ tăng vọt hơn 50 lần trong 18 tháng, chỉ riêng năm 2026 đã tăng 8 lần.

Hiện tại, vốn hóa thị trường của Kioxia đã vượt qua 51 nghìn tỷ yên (tương đương 481 nghìn tỷ won), nhiều lần vượt qua biểu tượng sản xuất của Nhật Bản - Toyota Motor, trở thành doanh nghiệp có vốn hóa thị trường lớn nhất thị trường chứng khoán Nhật Bản.

Theo dự báo kết quả kinh doanh Quý 1 năm tài chính 2026 (tháng 4–6) do Kioxia công bố, lợi nhuận hoạt động trong một quý dự kiến cao tới 1.3 nghìn tỷ yên (khoảng 81 tỷ USD), tăng mạnh gần 30 lần so với cùng kỳ; dự báo lợi nhuận ròng một quý đạt 8690 tỷ yên, tăng 48 lần so với cùng kỳ, chỉ riêng kết quả một quý đã vượt xa dự báo lợi nhuận ròng cả năm tài chính 2025.

Do các khách hàng lớn lần lượt tranh nhau ký hợp đồng cung cấp dài hạn, công suất sản xuất NAND năm 2026 của Kioxia đã được bán hết, tình trạng cung không đủ cầu dự kiến sẽ kéo dài đến năm 2027. Thị trường kỳ vọng, tỷ suất lợi nhuận hoạt động của Kioxia năm nay sẽ vượt quá 60%, lập mức lợi nhuận cao nhất trong ngành bộ nhớ toàn cầu. Ngoài ra, với kỳ vọng thị trường rằng cổ đông sẽ nhận được tách cổ phiếu và cổ tức, giá mục tiêu cổ phiếu được kỳ vọng tăng lên 20 vạn yên.

Đợt tăng mạnh này đã giúp công ty mẹ Bain Capital và cổ đông lớn gián tiếp SK Hynix, những người đã kiên trì trong giai đoạn khó khăn trước đó, đạt được lợi nhuận đầu tư vượt xa tưởng tượng.

Theo Financial Times, cơn sốt AI đã khiến giao dịch mua lại Toshiba Memory (nay là Kioxia) của Bain năm 2018 trở thành một trong những giao dịch vốn cổ phần tư nhân có lợi nhuận nhất lịch sử. Bain Capital đã thu được lợi nhuận thông qua việc bán phần lớn cổ phần, thu về hơn 150 tỷ USD, tỷ suất lợi nhuận gần 20 lần, quỹ vốn cổ phần tư nhân chủ lực của họ ước tính đã thu được hơn 80 tỷ USD lợi nhuận.

SK Hynix đã đầu tư tổng cộng 3950 tỷ yên (khoảng 3.9 nghìn tỷ won thời điểm đó) vào Toshiba Memory thông qua một tập đoàn tài chính Hàn-Mỹ-Nhật vào năm 2018. Hiện tại, tập đoàn này vẫn nắm giữ 18% cổ phần của Kioxia. Với giá cổ phiếu Kioxia tăng mạnh, SK Hynix đã đón nhận lợi nhuận trên sổ sách khổng lồ, thị trường kỳ vọng tổng lợi nhuận cuối cùng mà tập đoàn này thu được sẽ vượt xa 700 tỷ USD.

Từ 'cục than hồng' bỗng chốc trở thành 'máy rút tiền siêu cấp'.

Trước đây, lợi ích từ trí tuệ nhân tạo chủ yếu tập trung vào các công ty GPU và HBM như NVIDIA và SK Hynix. HBM là ngôi sao ở phía đào tạo AI, còn NAND thì trở thành nguồn lực khan hiếm trong suy luận AI, lưu trữ mô hình, hồ dữ liệu, SSD cấp doanh nghiệp và lưu trữ cận tuyến. Thị trường dự kiến, lợi nhuận ròng của Kioxia trong năm tài chính 2027 sẽ đạt 2.8389 nghìn tỷ yên, tăng 5.1 lần so với năm trước.

3D NAND, nền tảng sinh tồn của Kioxia

Kioxia (KIOXIA) đã phát minh ra bộ nhớ flash NAND cách đây hơn 35 năm, năm 2007, Kioxia ra mắt bộ nhớ flash 3D BiCS FLASH, đây là một hệ thống công nghệ bộ nhớ flash 3D xoay quanh việc xếp chồng dọc, thu nhỏ ngang, liên kết wafer, tối ưu hóa cổng chọn, đóng gói tiên tiến.

Ý tưởng cơ bản của 3D NAND là: Khác với 2D NAND, nó không chỉ thu nhỏ ô nhớ trên mặt phẳng mà còn xếp chồng các ô nhớ theo chiều dọc như xây nhà cao tầng. Kioxia giải thích rất hình tượng: trước đây là một tầng, diện tích đất hạn chế; 3D NAND tương đương với biến một tầng thành căn hộ nhiều tầng, trên cùng diện tích có thể chứa nhiều 'cư dân' hơn.

Cốt lõi của BiCS FLASH là công nghệ xử lý hàng loạt của nó. Logic quy trình đại khái như sau: trước tiên xếp chồng xen kẽ điện cực dạng tấm và lớp cách điện; sau đó đục một lượng lớn lỗ theo chiều dọc một lần; sau đó điền màng lưu trữ điện tích và điện cực dạng cột vào bên trong lỗ; điểm giao nhau giữa điện cực dạng tấm và điện cực dạng cột tạo thành một ô nhớ. Từ đây có thể thấy, BiCS FLASH của Kioxia không phải là 'mỗi tăng một lớp lại làm riêng một lần ô nhớ' theo nghĩa truyền thống, mà là xếp cấu trúc trước, sau đó thông qua phương pháp 'punch and plug' xuyên qua nhiều lớp một lần và hình thành ô nhớ. Do đó, khi số lớp tăng lên, chi phí sản xuất không tăng hoàn toàn tuyến tính, từ đó nâng cao tính kinh tế của việc tiếp tục xếp chồng 3D NAND.

Trong đó, BiCS FLASH thế hệ thứ 8 là một điểm mốc quan trọng, Kioxia cho biết, sản phẩm thế hệ thứ 8 sử dụng xếp chồng 218 word-line, mật độ lưu trữ sản phẩm TLC 1Tb đạt 18.3Gb/mm2, và hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu ngoài 3.2Gbps, thời gian đọc 40μs và thông lượng lập trình 205MB/s.

BiCS FLASH thế hệ thứ 8 của Kioxia không chỉ từ 162 lớp lên 218 lớp, mà còn đưa vào hai công nghệ chính:

CBA (CMOS directly Bonded to Array): Có thể hiểu CBA là sản xuất riêng mạch điều khiển CMOS ngoại vi và mảng lưu trữ, sau đó liên kết wafer. Trước đây, mạch CMOS và mảng lưu trữ được sản xuất trên cùng một wafer. Nhưng điều kiện quy trình tối ưu cho cả hai không hoàn toàn giống nhau: mảng lưu trữ có thể cần quy trình phù hợp hơn với việc lưu trữ điện tích và cấu trúc xếp chồng, còn mạch CMOS thì quan tâm hơn đến điều khiển logic, hiệu suất điện và tốc độ. Đặt trên cùng một wafer sẽ phải thỏa hiệp lẫn nhau.

Cách làm của CBA là: Wafer CMOS được sản xuất riêng, wafer mảng lưu trữ được sản xuất riêng, cả hai tối ưu hóa quy trình riêng, cuối cùng mới liên kết chính xác cao với nhau. Lợi ích mang lại là: nâng cao mật độ bit, tăng tốc độ I/O của NAND, cho phép mảng lưu trữ sử dụng quy trình nhiệt độ cao mà trước đây bị giới hạn bởi CMOS, giảm nhiễu điện giữa các ô nhớ liền kề.

OPS (On Pitch Select Gate): OPS giải quyết vấn đề lãng phí không gian bên trong mảng lưu trữ. Trong cấu trúc truyền thống, giữa các ô nhớ sẽ tồn tại một số vùng 'giả' không dùng để lưu trữ dữ liệu. Những vùng này không trực tiếp đóng góp dung lượng nhưng chiếm diện tích. Công nghệ OPS của Kioxia thông qua việc sắp xếp lại cổng chọn và cấu trúc cách ly, giảm hoặc loại bỏ các vùng không hiệu quả này, cho phép nhiều ô nhớ hiệu quả hơn được đặt vào cùng diện tích. Kioxia giải thích chính thức rằng, OPS loại bỏ các vùng giả không cần thiết, cho phép đặt nhiều ô nhớ thực tế hơn vào cùng không gian, từ đó nâng cao đáng kể mật độ lưu trữ.

BiCS FLASH thế hệ thứ 9 chủ yếu hướng đến sản phẩm TLC 512Gb và 1Tb, định vị hỗ trợ các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao, tiêu thụ điện năng thấp trong phân khúc dung lượng trung bình đến thấp. Nó tiếp tục sử dụng công nghệ CBA và OPS để cải thiện hiệu suất sản xuất và cung cấp giải pháp bộ nhớ flash tiên tiến hơn. Thế hệ thứ 9 không đi theo hướng tăng số lớp, mà nhấn mạnh hơn đến sự cân bằng giữa hiệu suất, tiêu thụ điện, chi phí và hiệu suất sản xuất.

Còn BiCS FLASH thế hệ thứ 10 thì rõ ràng thiên về nhu cầu dung lượng lớn, hiệu suất cao trong tương lai. Kioxia cho biết, sản phẩm thế hệ thứ 10 sử dụng công nghệ CMOS giống thế hệ thứ 9, đồng thời mở rộng số lớp lưu trữ, đạt 332 lớp, khoảng 1.5 lần thế hệ thứ 8, để nâng cao mật độ bit và hiệu suất tiêu thụ điện.

Ngoài quy trình tiền đạo, Kioxia còn đang phát triển năng lực đóng gói hậu đạo. Tài liệu chính thức đề cập, Kioxia đã phát triển bộ nhớ flash 8TB đơn gói, thực hiện bằng cách xếp chồng 32 die flash, mỗi die 2Tb, trong một gói đóng gói. Điều này phụ thuộc vào các quy trình hậu đạo tiên tiến như mỏng hóa wafer, thiết kế vật liệu và liên kết dây dẫn. Việc xếp chồng 32-die này có thể lắp ráp 32 die 2Tb vào một gói đóng gói có chiều cao dưới 2mm, tạo thành giải pháp bộ nhớ flash 8TB.

Từ 3D NAND đến 3D DRAM, ván cược mới của Kioxia

Kioxia cũng đang phá vỡ rào cản sản phẩm đơn lẻ 'chỉ sản xuất NAND'. Vậy tại sao Kioxia lại làm 3D DRAM? Đó là bởi vì DRAM cũng đã chạm đến điểm tắc nghẽn về thu nhỏ mặt phẳng tương tự như NAND trước đây. Và là một tay chơi lâu năm trong lĩnh vực 3D NAND, Kioxia cũng có lợi thế được xác minh về quy trình.

DRAM truyền thống tiếp tục thu nhỏ sẽ gặp phải vài vấn đề khó: tụ lưu trữ ngày càng khó thu nhỏ, rò rỉ transistor truy cập tăng lên, thời gian giữ dữ liệu ngắn lại, tần suất làm mới tăng lên, dung lượng càng lớn thì công suất làm mới càng cao. Imec trong một bài tổng quan kỹ thuật cũng đề cập, cấu trúc 1T1C của DRAM truy thống đối mặt với thách thức về thu nhỏ, chi phí và hiệu suất tiêu thụ điện, đặc biệt là tụ lớn giới hạn con đường tích hợp 3D, và transistor càng nhỏ thì đường rò rỉ càng rõ ràng, dẫn đến công suất làm mới tăng cao.

Tháng 12 năm 2024, Kioxia thông báo đã phát triển công nghệ OCTRAM (Oxide-Semiconductor Channel Transistor DRAM, tức 'DRAM transistor kênh bán dẫn oxide'), đây là một loại DRAM 4F2 mới, được cấu thành từ transistor bán dẫn oxide, đồng thời sở hữu dòng điện dẫn cao và dòng điện ngắt cực thấp. Thành quả này do Kioxia và Nanya Technology cùng phát triển, và được công bố tại IEEE IEDM 2024.

Toàn cảnh OCTRAM (Nguồn: Kioxia, dưới đây tương tự)

Ô nhớ DRAM truyền thống thường là 1T1C, tức một transistor truy cập cộng với một tụ điện. Vấn đề của nó là: khi ô nhớ tiếp tục thu nhỏ, tụ điện ngày càng khó chế tạo, rò rỉ transistor cũng sẽ khiến công suất làm mới tăng cao. OCTRAM của Kioxia cố gắng giảm rò rỉ thông qua transistor InGaZnO, và đưa cấu trúc ô nhớ hướng đến mật độ cao hơn.

Hình ảnh TEM mặt cắt ngang của transistor dọc InGaZnO

Transistor InGaZnO vì có vùng cấm rộng, độ linh động điện tử cao, về lý thuyết có thể đồng thời đạt được rò rỉ cực thấp và dòng điện dẫn cao. Kioxia thông qua tối ưu hóa vật liệu điện cực tiếp xúc và độ dày spacer, thử nghiệm đạt được dòng điện dẫn trên 15μA, đồng thời đạt rò rỉ cực thấp dưới 10^-18A (như hình dưới đây). Trong công suất DRAM có một phần lớn đến từ làm mới. Rò rỉ càng thấp, thời gian giữ dữ liệu càng dài, áp lực làm mới càng giảm. Do đó giá trị cốt lõi của OCTRAM là sử dụng transistor bán dẫn oxide có rò rỉ thấp để giảm công suất làm mới của DRAM.

(a) Đặc tính dòng điện dẫn của transistor InGaZnO được phát triển và (b) Đặc tính dòng điện ngắt

Tháng 9 năm 2025, Kioxia lại tiết lộ nghiên cứu độ tin cậy liên quan đến OCTRAM, trọng tâm là vấn đề tuổi thọ TDDB của transistor dọc InGaZnO Gate-All-Around dưới 25nm. TDDB là Time-Dependent Dielectric Breakdown, tức sự phá hủy điện môi phụ thuộc thời gian. Nói đơn giản, đó là việc lớp cách điện của transistor trong điều kiện điện trường lâu dài có dần xuống cấp, cuối cùng hỏng hóc hay không. Kioxia cho biết, họ phát hiện sự suy giảm tuổi thọ đến từ hai yếu tố: một là yếu tố nội tại do thu nhỏ kích thước mang lại, hai là yếu tố bên ngoài do quy trình sản xuất gây ra. Thông qua tối ưu hóa quy trình, giảm suy giảm bên ngoài, Kioxia đã đạt được tuổi thọ TDDB dự kiến hơn 10 năm.

Tháng 12 năm 2025, Kioxia thông báo tiến bộ cốt lõi hơn, gần với 3D DRAM: phát triển transistor kênh bán dẫn oxide có thể xếp chồng cao, đã chế tạo xếp chồng 8 lớp transistor ngang, dòng điện dẫn vượt quá 30μA, dòng điện ngắt dưới 1aA, tức 10^-18A.

Cho đến hiện tại, 3D DRAM của Kioxia vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu tiên phong, chưa phải là sản phẩm thương mại hóa.

Kioxia không phải là gã khổng lồ DRAM truyền thống, nhưng khả năng quy trình xếp chồng, tích hợp vật liệu, sản xuất mảng tích lũy từ 3D NAND có thể cho nó một điểm vào trong việc khám phá thế hệ 3D DRAM tiếp theo. Semiconductor Engineering cũng phân tích rằng, tuyến đường 3D DRAM này của Kioxia mượn khả năng xếp chồng oxide/nitride đã trưởng thành trong NAND để đạt được scaling bit chi phí thấp hơn, sau đó thông qua thay thế kênh bằng IGZO để giảm vấn đề thoái hóa nhiệt.

Nhưng có một điểm cần nhấn mạnh: 3D DRAM của Kioxia không phải là HBM. HBM là 3D cấp độ đóng gói, nó xếp chồng các die DRAM đã được chế tạo sẵn, giải quyết vấn đề băng thông cao bên cạnh GPU. 3D DRAM của Kioxia là 3D cấp độ linh kiện/ô nhớ, nó muốn giải quyết vấn đề thu nhỏ tiếp của chính ô nhớ DRAM. Vì vậy Kioxia không phải là đang đuổi theo HBM trực tiếp, mà đang khám phá tuyến đường linh kiện 3D DRAM ở tầng sâu hơn. Nếu tuyến đường này trong tương lai trưởng thành, nó có thể mở ra một nhánh công nghệ mới cho bộ nhớ làm việc dung lượng lớn, tiêu thụ điện thấp trong kỷ nguyên AI.

Mặc dù 3D DRAM vẫn còn rất xa so với thương mại hóa thực sự. Hiện tại nó giống như một tấm vé công nghệ hướng đến tương lai hơn là một dòng sản phẩm đóng góp doanh thu ngay lập tức. Nhưng đối với Kioxia, ý nghĩa của tấm vé này không hề nhỏ. Ngắn hạn Kioxia có thể hưởng lợi từ sự phục hồi NAND do AI mang lại, trung hạn thúc đẩy BiCS FLASH tầng cao, dài hạn đặt cược vào 3D DRAM, đưa khả năng xếp chồng 3D từ NAND tràn sang DRAM.

Lời kết

Từ thua lỗ lớn, bế tắc sáp nhập, đến năm 2026 vượt qua Toyota đứng đầu Nhật Bản về vốn hóa thị trường, quỹ đạo tàu lượn siêu tốc của Kioxia hầu như ghi đầy sự khắc nghiệt và quyến rũ của ngành bộ nhớ bán dẫn. Nó từng bị thị trường vốn lạnh nhạt vì dòng sản phẩm đơn nhất, bỏ lỡ HBM, nhưng lại trong cơn sóng thần 'dòng dữ liệu khổng lồ' do mô hình AI lớn tạo ra, dựa vào sự kiên trì với bộ nhớ flash NAND, đã đón thời đại hoàng kim thuộc về mình.

Sự lội ngược dòng của Kioxia, có lẽ vẫn chưa thể nói rằng bán dẫn Nhật Bản đã thực sự phục hưng. Nhưng ít nhất nó chứng minh một điều: trong ngành công nghiệp bán dẫn, đáy không nhất thiết dẫn đến bị loại. Chỉ cần tài sản công nghệ còn, chu kỳ, vốn và nhu cầu sắp xếp lại, bất cứ lúc nào cũng có thể đưa một công ty bị lãng quên trở lại trung tâm bàn cờ.

Đối với Kioxia, việc tiếp theo làm thế nào để tìm thấy sự cân bằng lâu dài giữa sự ủng hộ cuồng nhiệt của vốn và chu kỳ công nghiệp lạnh lùng, sẽ quyết định mầm non đơn độc mang hy vọng phục hưng bán dẫn Nhật Bản này, rốt cuộc chỉ là một cơn phù du trong siêu chu kỳ AI, hay thực sự mở ra một đế chế lưu trữ mới thuộc về nó.

*Miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này do tác giả viết nguyên bản. Nội dung bài viết là quan điểm cá nhân của tác giả, Semiconductor Industry Observation đăng lại chỉ để truyền tải một quan điểm khác, không có nghĩa là Semiconductor Industry Observation tán thành hay ủng hộ quan điểm đó, nếu có bất kỳ ý kiến phản đối nào, hoan nghênh liên hệ với Semiconductor Industry Observation.