Ngoài những rào cản chủ quan như số lượng nhà cung cấp nguyên vật liệu đạt chuẩn ít ỏi, giấc mơ tự chủ của các cường quốc còn bị cản trở bởi yếu tố khách quan như đại dịch, chiến tranh và căng thẳng thương mại. Dù nỗ lực đầu tư, số tiền đó vẫn chưa mang lại thành quả cho bất kỳ quốc gia nào.
Xu hướng tự lực phục hồi ngành bán dẫn xuất hiện trong bối cảnh căng thẳng thương chiến Mỹ - Trung leo thang, chính quyền cựu Tổng thống Mỹ Donald Trump tấn công Huawei vào năm 2019. Đồng thời chặn Huawei sử dụng các công nghệ của Mỹ, đặc biệt là chip. Động thái trên đã châm ngòi cho một chiến dịch trên toàn Trung Quốc nhằm cắt giảm sự phụ thuộc vào Mỹ, hướng đến xây dựng một chuỗi cung ứng tự kiểm soát.
Phong trào tự cung tự cấp đã phát triển thành một chiến dịch toàn cầu vào cuối năm 2020 khi tình trạng thiếu chip chưa từng có làm đình trệ ngành sản xuất ô tô, và ảnh hưởng đến nhiều ngành công nghiệp khác. Tăng trưởng toàn cầu bị kìm hãm còn thị trường việc làm bị đe dọa. Bộ Thương mại Mỹ tiết lộ tình trạng thiếu hụt chip ước tính đã xóa sổ tổng sản phẩm quốc nội trị giá khoảng 240 tỷ USD vào năm 2021. Riêng ngành công nghiệp ô tô đã sản xuất ít hơn 7,7 triệu chiếc so với năm trước.
Chiến sự
Chiến sự giữa Nga - Ukraine đã làm cơn khát chip nghiêm trọng hơn. Chiến tranh đã làm tăng giá năng lượng, kim loại, hóa chất và các loại khí quan trọng. Nó đẩy tính cấp bách của mọi dự định kế hoạch xảy ra nhanh hơn.
Các chính phủ cho đến nay đã hứa sẽ rót hơn 100 tỷ USD để trợ cấp cho xây dựng chuỗi cung ứng chip địa phương. Cũng như Đạo luật CHIPS của Mỹ, EU đã thông qua Đạo luật về chip châu Âu trị giá 46 tỷ USD. Ở châu Á, Nhật đã cấp ngân sách 4,5 tỷ USD, Ấn Độ thiết lập chương trình tài trợ 30 tỷ USD cho chất bán dẫn cùng nhiều lĩnh vực công nghệ khác.
Lộ trình đầu tư của các công ty sản xuất chip theo khu vực và vốn đầu tư
Những ông lớn trong ngành sản xuất chip từ Intel, Micron và Texas Instruments ở Mỹ đến TSMC và Samsung ở châu Á lần lượt công bố khoản đầu tư khoảng 650 tỷ USD. Chúng bao gồm cả một số dự án nước ngoài. TSMC đang xây dựng nhà máy ở Mỹ và Nhật Bản, Intel có kế hoạch mở rộng ở châu Âu và Đông Nam Á, còn Samsung có kế hoạch xây dựng ở Mỹ. Theo ước tính của SEMI, sẽ có 91 nhà máy chip mới đi vào hoạt động từ năm 2020 đến 2024.
Máy quang khắc EUV do ASML (Hà Lan) độc quyền chế tạo là ví dụ minh họa tại sao việc thay thế một mắt xích trong chuỗi cung ứng lại khó như vậy. Đôi khi vấn đề chỉ là không thể tìm ra đơn vị thay thế phù hợp. Máy EUV không thể thiếu trong quá trình sản xuất chip tiên tiến từ 7 nm trở xuống, giúp chiếu và khắc các mẫu mạch tích hợp phức tạp trên quy mô hiển vi. Điều quan trọng là hệ thống này đảm bảo năng suất và sản lượng đối với các tiến trình tiên tiến nhất.
Nhân viên ASML đang thử vận hành máy EUV
ASML đã kéo dài thời gian chờ của một số mẫu máy lên 2 năm do thiếu hụt các bộ phận quan trọng như gương quang học và thấu kính. Người phát ngôn của hãng thừa nhận một số nguyên nhân trì hoãn, đồng thời cho biết rào cản “rất đa dạng và giữa nhiều nhà cung cấp liên quan”.
Quá trình tạo ánh sáng EUV trong buồng chân không của một máy sản xuất chip đặc biệt khó khăn, vì phụ thuộc vào Trumpf Group đến từ Đức để có những máy laser cực mạnh. Còn hệ thống gương phản chiếu và hướng ánh sáng thì lệ thuộc vào Zeiss cũng của Đức, chuyên về quang học. Ngay cả những bất thường nhỏ nhất cũng gây ra quang sai, Zeiss tự hào sản phẩm của họ là chiếc gương "chính xác nhất" trên thế giới. “Nếu một trong những gương EUV này chuyển hướng chùm tia laser vào mặt trăng, nó có thể bắn trúng một quả bóng đặt trên bề mặt mặt trăng”, giám đốc điều hành Andreas Pecher nói.
Zeiss và ASML đã làm việc cùng nhau trong gần 30 năm. Ngay cả khi ASML muốn tăng khả năng phục hồi chuỗi cung ứng và tìm kiếm các đối tác quang học khác, hãng vẫn phải mất thêm ít nhất 5 đến 10 năm làm việc cùng phát triển trước khi gặt hái kết quả ban đầu, theo chia sẻ của một số giám đốc điều hành. Vậy nên Zeiss vẫn sẽ là mối ruột dù cho họ không đáp ứng nổi.
Mỗi công đoạn đúc chip đều yêu cầu nhiều loại máy phức tạp, trong hình là máy kiểm tra cấu trúc wafer ở công ty Bosch tại Đức
Dễ thấy hầu như không có phần nào của quy trình sản xuất chip lại không đòi hỏi chuyên môn hóa cao, cũng không có phần nào của chuỗi cung ứng có thể nhân bản một cách đơn giản, nhanh chóng. Mà kể cả có chăng nữa, vấn đề về chất lượng hay độ tinh thuần cũng là dấu hỏi.
Về hóa chất và dung môi, chúng phải đạt mức lý tưởng PPT (một phần chất trong mỗi một nghìn tỷ giọt). Về khí, độ tinh khiết nó cần đạt là 99,9999%, còn gọi là 6N, khi sản xuất chip tiên tiến. Đối với tấm silicon, cần độ tinh khiết lên đến 9N (99,9999999%).
“Nếu bạn muốn một chuỗi cung ứng chip linh hoạt, bạn không chỉ cần nhà máy sản xuất chip, mà còn cần một chuỗi nhiều nhà cung cấp thành phần. Xây dựng một nhà máy bán dẫn mất vài năm. Song còn tốn nhiều thời gian hơn khi xây nhà máy hóa chất, vì cần đảm bảo các quy định và tiêu chuẩn chuyên sâu về môi trường đối với quá trình xử lý chất thải”, một giám đốc điều hành của Daikin Nhật Bản cho biết.
>>> Phần 1: TSMC KHÔNG THỂ SỐNG THIẾU HÀNG NHẬT VÀ MỸ
>>> Phần 2: ĐẾN VAN VÀ ỐNG CŨNG PHẢI XỊN VÀ CHUẨN
>>> Phần 4: TỰ CHỦ 100% CHỈ LÀ ẢO TƯỞNG
Nguồn: Nikkei
Căng thẳng thương mại, đại dịch và chiến sự
Căng thẳng thương mạiXu hướng tự lực phục hồi ngành bán dẫn xuất hiện trong bối cảnh căng thẳng thương chiến Mỹ - Trung leo thang, chính quyền cựu Tổng thống Mỹ Donald Trump tấn công Huawei vào năm 2019. Đồng thời chặn Huawei sử dụng các công nghệ của Mỹ, đặc biệt là chip. Động thái trên đã châm ngòi cho một chiến dịch trên toàn Trung Quốc nhằm cắt giảm sự phụ thuộc vào Mỹ, hướng đến xây dựng một chuỗi cung ứng tự kiểm soát.
Chiến sự
Chiến sự giữa Nga - Ukraine đã làm cơn khát chip nghiêm trọng hơn. Chiến tranh đã làm tăng giá năng lượng, kim loại, hóa chất và các loại khí quan trọng. Nó đẩy tính cấp bách của mọi dự định kế hoạch xảy ra nhanh hơn.
Các chính phủ cho đến nay đã hứa sẽ rót hơn 100 tỷ USD để trợ cấp cho xây dựng chuỗi cung ứng chip địa phương. Cũng như Đạo luật CHIPS của Mỹ, EU đã thông qua Đạo luật về chip châu Âu trị giá 46 tỷ USD. Ở châu Á, Nhật đã cấp ngân sách 4,5 tỷ USD, Ấn Độ thiết lập chương trình tài trợ 30 tỷ USD cho chất bán dẫn cùng nhiều lĩnh vực công nghệ khác.
Những ông lớn trong ngành sản xuất chip từ Intel, Micron và Texas Instruments ở Mỹ đến TSMC và Samsung ở châu Á lần lượt công bố khoản đầu tư khoảng 650 tỷ USD. Chúng bao gồm cả một số dự án nước ngoài. TSMC đang xây dựng nhà máy ở Mỹ và Nhật Bản, Intel có kế hoạch mở rộng ở châu Âu và Đông Nam Á, còn Samsung có kế hoạch xây dựng ở Mỹ. Theo ước tính của SEMI, sẽ có 91 nhà máy chip mới đi vào hoạt động từ năm 2020 đến 2024.
Khó tìm nhà cung cấp thay thế
Một đánh giá của BCG cho thấy, có ít nhất 50 điểm mấu chốt trong chuỗi cung ứng chất bán dẫn bao gồm công cụ thiết kế, thiết bị và vật liệu sản xuất, đóng gói. Các điểm này được xác định là quốc gia hoặc khu vực đơn lẻ tập trung hơn 65% trữ lượng một mặt hàng cụ thể. Mỹ thống trị thị trường máy móc thiết kế chip và ít nhất 23 loại trang thiết bị thiết yếu. Nhật Bản là quốc gia đi đầu trong sản xuất và phát triển các tư liệu sản xuất cơ bản như tấm wafer và chất cản quang. Châu Âu thì dẫn đầu về khí công nghiệp.Máy quang khắc EUV do ASML (Hà Lan) độc quyền chế tạo là ví dụ minh họa tại sao việc thay thế một mắt xích trong chuỗi cung ứng lại khó như vậy. Đôi khi vấn đề chỉ là không thể tìm ra đơn vị thay thế phù hợp. Máy EUV không thể thiếu trong quá trình sản xuất chip tiên tiến từ 7 nm trở xuống, giúp chiếu và khắc các mẫu mạch tích hợp phức tạp trên quy mô hiển vi. Điều quan trọng là hệ thống này đảm bảo năng suất và sản lượng đối với các tiến trình tiên tiến nhất.
ASML đã kéo dài thời gian chờ của một số mẫu máy lên 2 năm do thiếu hụt các bộ phận quan trọng như gương quang học và thấu kính. Người phát ngôn của hãng thừa nhận một số nguyên nhân trì hoãn, đồng thời cho biết rào cản “rất đa dạng và giữa nhiều nhà cung cấp liên quan”.
Quá trình tạo ánh sáng EUV trong buồng chân không của một máy sản xuất chip đặc biệt khó khăn, vì phụ thuộc vào Trumpf Group đến từ Đức để có những máy laser cực mạnh. Còn hệ thống gương phản chiếu và hướng ánh sáng thì lệ thuộc vào Zeiss cũng của Đức, chuyên về quang học. Ngay cả những bất thường nhỏ nhất cũng gây ra quang sai, Zeiss tự hào sản phẩm của họ là chiếc gương "chính xác nhất" trên thế giới. “Nếu một trong những gương EUV này chuyển hướng chùm tia laser vào mặt trăng, nó có thể bắn trúng một quả bóng đặt trên bề mặt mặt trăng”, giám đốc điều hành Andreas Pecher nói.
Zeiss và ASML đã làm việc cùng nhau trong gần 30 năm. Ngay cả khi ASML muốn tăng khả năng phục hồi chuỗi cung ứng và tìm kiếm các đối tác quang học khác, hãng vẫn phải mất thêm ít nhất 5 đến 10 năm làm việc cùng phát triển trước khi gặt hái kết quả ban đầu, theo chia sẻ của một số giám đốc điều hành. Vậy nên Zeiss vẫn sẽ là mối ruột dù cho họ không đáp ứng nổi.
Dễ thấy hầu như không có phần nào của quy trình sản xuất chip lại không đòi hỏi chuyên môn hóa cao, cũng không có phần nào của chuỗi cung ứng có thể nhân bản một cách đơn giản, nhanh chóng. Mà kể cả có chăng nữa, vấn đề về chất lượng hay độ tinh thuần cũng là dấu hỏi.
Về hóa chất và dung môi, chúng phải đạt mức lý tưởng PPT (một phần chất trong mỗi một nghìn tỷ giọt). Về khí, độ tinh khiết nó cần đạt là 99,9999%, còn gọi là 6N, khi sản xuất chip tiên tiến. Đối với tấm silicon, cần độ tinh khiết lên đến 9N (99,9999999%).
“Nếu bạn muốn một chuỗi cung ứng chip linh hoạt, bạn không chỉ cần nhà máy sản xuất chip, mà còn cần một chuỗi nhiều nhà cung cấp thành phần. Xây dựng một nhà máy bán dẫn mất vài năm. Song còn tốn nhiều thời gian hơn khi xây nhà máy hóa chất, vì cần đảm bảo các quy định và tiêu chuẩn chuyên sâu về môi trường đối với quá trình xử lý chất thải”, một giám đốc điều hành của Daikin Nhật Bản cho biết.
>>> Phần 1: TSMC KHÔNG THỂ SỐNG THIẾU HÀNG NHẬT VÀ MỸ
>>> Phần 2: ĐẾN VAN VÀ ỐNG CŨNG PHẢI XỊN VÀ CHUẨN
>>> Phần 4: TỰ CHỦ 100% CHỈ LÀ ẢO TƯỞNG
Nguồn: Nikkei
