Khủng hoảng thiếu chip toàn cầu đã khiến nhiều cường quốc nhận ra, đây là thời điểm vàng để thực hiện giấc mơ tự chủ ngành bán dẫn nội địa. Song, những rào cản khi tìm kiếm nguyên vật liệu hoàn toàn cản lùi mọi nỗ lực.
“Chúng tôi vẫn đang nhận đơn hàng van và ống được đặt từ hơn một năm trước. Khi mở hộp, bên trong chỉ có mỗi 10 ống trong khi đơn đặt là 100 ống/thùng”, một giám đốc điều hành của TSMC chia sẻ về tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng.
Tên những vật liệu thiệu hụt (bên trái) và nhà cung ứng (bên phải), chủ yếu là các công ty đến từ Nhật Bản và châu Âu
Tại sao những vật liệu này lại khan hiếm đến vậy? Nguyên nhân chủ yếu đến từ độ phức tạp và kỳ công trong dây chuyền sản xuất. Chỉ có số ít nhà cung cấp đủ khả năng đáp ứng hàng loạt tiêu chuẩn chống ô nhiễm, được phép sản xuất những mặt hàng cấm - loại có thể bị lợi dụng cho mục đích quân sự. Với số lượng nhà sản xuất ít ỏi như vậy, nếu muốn tăng công suất phục vụ nhu cầu tăng vọt là một nhiệm vụ khó khăn!
Những vật dụng này được làm bằng một chất dẻo đặc biệt, gọi là fluoropolyme. Chúng đóng vai trò quan trọng để xử lý hóa chất ăn mòn cùng nước siêu tinh khiết chảy, trong tất cả cơ sở sản xuất chip và máy làm chip.
Đối với vật liệu van và ống xử lý hóa chất dành cho ngành bán dẫn, điều kiện tiên quyết là chúng không được trở thành nguồn gây ô nhiễm. Theo Nikkei Asia, chỉ số ít nhà cung cấp trên hành tinh có khả năng đáp ứng tiêu chuẩn trên. CKD và Advance Electric của Nhật Bản, Entegris của Mỹ, là những nhà cung cấp van đủ tiêu chuẩn. Iwaki của Nhật là nhà cung cấp hàng đầu về máy bơm xử lý hóa chất. Agru của Áo và Georg Fischer của Thụy Sĩ là hai nhà cung cấp hệ thống đường ống quan trọng cho nhiều nhà máy sản xuất chip.
Tên các loại máy sản xuất cần thiết và nhà cung cấp tương ứng, chủ yếu là các công ty Mỹ và Nhật
Thỏa thuận Wassenaar, một thỏa thuận được ký kết bởi hơn 40 nước nhằm tránh các vật liệu này bị bán cho những quốc gia bất hảo để phục vụ quân đội, là một rào cản khác cho bất kỳ startup nào mong muốn bước chân vào lĩnh vực này.
Các nhà sản xuất vật liệu fluoropolymer quan trọng khác bao gồm Solvay của Bỉ, 3M của Mỹ, Gujarat Fluorochemicals của Ấn Độ và HaloPolymer của Nga. Song, không phải tất cả đều đủ tiêu chuẩn để chế tạo vật liệu dành cho bán dẫn.
Integrated Services, nhà xây dựng phòng vô trùng hàng đầu cho TSMC và hãng chip nhớ Micron, cho biết "nguồn fluoropolyme bị hạn chế" và đã có "nhu cầu tăng vọt từ cả ngành chip và pin, do nhu cầu bùng nổ của xe điện".
Fluoropolyme được sản xuất từ florit, còn được gọi là fluorit, một loại khoáng chất mà Trung Quốc kiểm soát gần 60% sản lượng toàn cầu, theo công ty nghiên cứu thị trường IndexBox.
Trung Quốc từ lâu đã xác định flo là nguồn tài nguyên chiến lược, bắt đầu hạn chế xuất khẩu từ cuối những năm 1990 do tầm quan trọng đối với đa ngành từ nông nghiệp, điện tử, dược phẩm, hàng không, vũ trụ, quốc phòng... Khoáng chất này được gắn nhãn “tài nguyên bán hiếm”.
Có rất nhiều hóa chất cần xử lý nên để ngăn nhiễm độc, mọi quy trình đều thực hiện trong phòng vô trùng. Trong hình là phòng vô trùng của Intel ở Oregon, Mỹ
Theo IndexBox, Mexico là nhà sản xuất florit lớn thứ hai thế giới với khoảng 10,8% thị phần vào năm ngoái, tiếp theo là Mông Cổ và Nam Phi. Ở châu Âu, Bulgaria và Tây Ban Nha cùng kiểm soát khoảng 5% thị trường toàn cầu. Trong một tài liệu đánh giá chuỗi cung ứng do Nhà Trắng xuất bản năm 2021, Mỹ đã gắn cờ rủi ro cho những nguyên vật liệu phụ thuộc chủ yếu vào nước ngoài, trong đó nêu rõ flo thuộc danh sách “nguyên vật liệu quan trọng và chiến lược bị thiếu hụt”. Báo cáo không đề cập mối liên hệ của flo với ngành chip nhưng nó chỉ ra việc tăng cường sẽ hạn chế sự cố gián đoạn trong "các cuộc khủng hoảng trên toàn cầu trong tương lai".
Các vấn đề tương tự nảy sinh với các loại khí như neon và C4F6 (một loại khí flo), đều được sử dụng trong quang khắc. Cả hai đều thuộc quyền sở hữu chủ yếu của Ukraine hoặc Nga vốn đang bị gián đoạn do chiến sự.
Chỉ có một số công ty - bao gồm Rotarex của Luxembourg và 2 hãng Nhật Bản BBB Neriki Valve và Hamai Industries - đủ điều kiện cung cấp van có độ tinh khiết cực cao cho cylinder khí mà ngành bán dẫn sử dụng. Rotarex kiểm soát gần 80% thị trường, chỉ sản xuất những mặt hàng cụ thể này bên trong Luxembourg.
Các van, được chế tạo bằng thép không gỉ cùng một số loại hợp kim khác, phải trải qua tầng tầng lớp lớp bài đánh giá đảm bảo không có khả năng rò rỉ và gây nổ mới lấy được chứng nhận từ chính phủ. Một số giám đốc điều hành trong ngành tiết lộ quá trình lấy chứng nhận phải mất từ "10 đến 20 năm".
>>> Phần 1: TSMC KHÔNG THỂ SỐNG THIẾU HÀNG NHẬT VÀ MỸ
>>> Phần 3: CẢ THẾ GIỚI TRÔNG CẬY VÀO 1 HÃNG SẢN XUẤT MÁY QUANG KHẮC EUV
>>> Phần 4: TỰ CHỦ 100% CHỈ LÀ ẢO TƯỞNG
Nguồn: Nikkei
Đến van và ống cũng thiếu
Mặc dù những nguyên liệu như van, ống, ống dẫn, máy bơm và thùng chứa nghe có vẻ không quan trọng, sự thật là chúng đóng vai trò quyết định trong dây chuyền chế tạo những trái tim và bộ óc của những thiết bị điện tử. Độ phức tạp đã thành bài học trong các trường đào tạo kỹ sư hàng đầu thế giới.“Chúng tôi vẫn đang nhận đơn hàng van và ống được đặt từ hơn một năm trước. Khi mở hộp, bên trong chỉ có mỗi 10 ống trong khi đơn đặt là 100 ống/thùng”, một giám đốc điều hành của TSMC chia sẻ về tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng.
Tại sao những vật liệu này lại khan hiếm đến vậy? Nguyên nhân chủ yếu đến từ độ phức tạp và kỳ công trong dây chuyền sản xuất. Chỉ có số ít nhà cung cấp đủ khả năng đáp ứng hàng loạt tiêu chuẩn chống ô nhiễm, được phép sản xuất những mặt hàng cấm - loại có thể bị lợi dụng cho mục đích quân sự. Với số lượng nhà sản xuất ít ỏi như vậy, nếu muốn tăng công suất phục vụ nhu cầu tăng vọt là một nhiệm vụ khó khăn!
Những vật dụng này được làm bằng một chất dẻo đặc biệt, gọi là fluoropolyme. Chúng đóng vai trò quan trọng để xử lý hóa chất ăn mòn cùng nước siêu tinh khiết chảy, trong tất cả cơ sở sản xuất chip và máy làm chip.
Đối với vật liệu van và ống xử lý hóa chất dành cho ngành bán dẫn, điều kiện tiên quyết là chúng không được trở thành nguồn gây ô nhiễm. Theo Nikkei Asia, chỉ số ít nhà cung cấp trên hành tinh có khả năng đáp ứng tiêu chuẩn trên. CKD và Advance Electric của Nhật Bản, Entegris của Mỹ, là những nhà cung cấp van đủ tiêu chuẩn. Iwaki của Nhật là nhà cung cấp hàng đầu về máy bơm xử lý hóa chất. Agru của Áo và Georg Fischer của Thụy Sĩ là hai nhà cung cấp hệ thống đường ống quan trọng cho nhiều nhà máy sản xuất chip.
Thỏa thuận Wassenaar, một thỏa thuận được ký kết bởi hơn 40 nước nhằm tránh các vật liệu này bị bán cho những quốc gia bất hảo để phục vụ quân đội, là một rào cản khác cho bất kỳ startup nào mong muốn bước chân vào lĩnh vực này.
Rào cản nhà cung cấp đạt chuẩn
Lội ngược dòng chuỗi cung ứng từ sản phẩm cuối, các điểm tắc nghẽn đều liên quan đến chất fluoropolyme vốn là thành phần chính cho bảng công thức của những vật liệu trên. Fluoropolyme, còn được gọi là PFA, chỉ được cung cấp bởi Chemours của Hoa Kỳ và Daikin Industries của Nhật Bản.Các nhà sản xuất vật liệu fluoropolymer quan trọng khác bao gồm Solvay của Bỉ, 3M của Mỹ, Gujarat Fluorochemicals của Ấn Độ và HaloPolymer của Nga. Song, không phải tất cả đều đủ tiêu chuẩn để chế tạo vật liệu dành cho bán dẫn.
Integrated Services, nhà xây dựng phòng vô trùng hàng đầu cho TSMC và hãng chip nhớ Micron, cho biết "nguồn fluoropolyme bị hạn chế" và đã có "nhu cầu tăng vọt từ cả ngành chip và pin, do nhu cầu bùng nổ của xe điện".
Fluoropolyme được sản xuất từ florit, còn được gọi là fluorit, một loại khoáng chất mà Trung Quốc kiểm soát gần 60% sản lượng toàn cầu, theo công ty nghiên cứu thị trường IndexBox.
Trung Quốc từ lâu đã xác định flo là nguồn tài nguyên chiến lược, bắt đầu hạn chế xuất khẩu từ cuối những năm 1990 do tầm quan trọng đối với đa ngành từ nông nghiệp, điện tử, dược phẩm, hàng không, vũ trụ, quốc phòng... Khoáng chất này được gắn nhãn “tài nguyên bán hiếm”.
Theo IndexBox, Mexico là nhà sản xuất florit lớn thứ hai thế giới với khoảng 10,8% thị phần vào năm ngoái, tiếp theo là Mông Cổ và Nam Phi. Ở châu Âu, Bulgaria và Tây Ban Nha cùng kiểm soát khoảng 5% thị trường toàn cầu. Trong một tài liệu đánh giá chuỗi cung ứng do Nhà Trắng xuất bản năm 2021, Mỹ đã gắn cờ rủi ro cho những nguyên vật liệu phụ thuộc chủ yếu vào nước ngoài, trong đó nêu rõ flo thuộc danh sách “nguyên vật liệu quan trọng và chiến lược bị thiếu hụt”. Báo cáo không đề cập mối liên hệ của flo với ngành chip nhưng nó chỉ ra việc tăng cường sẽ hạn chế sự cố gián đoạn trong "các cuộc khủng hoảng trên toàn cầu trong tương lai".
Các vấn đề tương tự nảy sinh với các loại khí như neon và C4F6 (một loại khí flo), đều được sử dụng trong quang khắc. Cả hai đều thuộc quyền sở hữu chủ yếu của Ukraine hoặc Nga vốn đang bị gián đoạn do chiến sự.
Chỉ có một số công ty - bao gồm Rotarex của Luxembourg và 2 hãng Nhật Bản BBB Neriki Valve và Hamai Industries - đủ điều kiện cung cấp van có độ tinh khiết cực cao cho cylinder khí mà ngành bán dẫn sử dụng. Rotarex kiểm soát gần 80% thị trường, chỉ sản xuất những mặt hàng cụ thể này bên trong Luxembourg.
Các van, được chế tạo bằng thép không gỉ cùng một số loại hợp kim khác, phải trải qua tầng tầng lớp lớp bài đánh giá đảm bảo không có khả năng rò rỉ và gây nổ mới lấy được chứng nhận từ chính phủ. Một số giám đốc điều hành trong ngành tiết lộ quá trình lấy chứng nhận phải mất từ "10 đến 20 năm".
>>> Phần 1: TSMC KHÔNG THỂ SỐNG THIẾU HÀNG NHẬT VÀ MỸ
>>> Phần 3: CẢ THẾ GIỚI TRÔNG CẬY VÀO 1 HÃNG SẢN XUẤT MÁY QUANG KHẮC EUV
>>> Phần 4: TỰ CHỦ 100% CHỈ LÀ ẢO TƯỞNG
Nguồn: Nikkei
