Cơn khát bán dẫn đang đe dọa mọi thứ, từ điện thoại tới xe hơi

Vai trò của chip bán dẫn, phát minh của hơn 60 năm về trước, hiện không chỉ xuất hiện ở trong những chiếc máy tính mạnh mẽ mà còn đang trở thành loại linh kiện quan trọng và đắt đỏ nhất mà bất kì loại sản phẩm hiện đại ngày nay đều cần tới.

Tác động bất ngờ của đại dịch Covid-19 đối với một số ngành công nghiệp như điện thoại thông minh và máy tính cá nhân đã tạo ra cơn sốc ngắn hạn về nguồn cung sản phẩm, kéo theo đó là sự thiếu hụt chưa từng có trên toàn thế giới.

Theo số liệu của Susquehanna Financial Group, tháng Hai vừa qua chính là lần đầu tiên kể từ năm 2017 thế giới phải chứng kiến việc thời gian sản xuất, hay khoảng thời gian sau khi đặt mua chip bán dẫn cho tới khi đơn hàng hoàn tất, đã kéo dài thêm 15 tuần trên trung bình. Thời gian sản xuất của Broadcom – thang đo chung cho cả ngành công nghiệp nhờ vào sức ảnh hưởng rộng rãi của công ty này lên chuỗi cung ứng – đã chạm mốc 22,2 tuần, tăng gần gấp đôi so với con số 12,2 tuần vào tháng Hai năm 2020.

Tháng Hai vừa qua, thời gian sản xuất chip đã vượt đỉnh của năm 2018 -;SFG Research

Cơn khát này hoàn toàn nằm ngoài tầm kiểm soát của những General Motors hay Volkswagens giới công nghệ, nó khiến giới chính trị gia từ Washington tới Bắc Kinh phải tìm cách kiểm soát khủng hoảng. Nó cũng đẩy Taiwan Semiconductor Manufacturing Co (TSMC) và Samsung Electronics trở thành hai cái tên được nhắc tới hàng đầu trong các chương trình nghị sự giữa các chính phủ. Hai công ty sản xuất chip lớn nhất của châu Á này hiện đang chịu trách nhiệm sản xuất phần lớn số chip tiên tiến nhất của thế giới, nhưng họ lại không có đủ khả năng để thỏa mãn tất cả nhu cầu. Đây là một nút thắt mà phải tới vài quý hoặc tới năm sau, chúng ta mới có thể tháo gỡ.

Khắp mọi nơi đều đang trong tình trạng báo động chung. Vài tuần trở lại đây, đang có ngày càng nhiều những "tay chơi" trong làng công nghệ trải dài từ Continental AG tới Innolux Corp và Renesas Electrocics Corp cùng đưa ra cảnh báo về việc kéo dài thời gian sản xuất dự kiến do thâm hụt. Họ dự đoán tình trạng này sẽ tiếp diễn tới hết mùa hè năm nay. Samsung, công ty lớn nhất ở thời điểm hiện tại đã đưa ra cảnh báo về hệ lụy của cơn khát bán dẫn, cũng đã tuyên bố về sự "bất cân bằng nghiêm trọng" trên toàn cầu.

Hock Tan, CEO của Broadcom, cho biết rằng toàn bộ sản lượng trong năm nay của công ty này đã được đặt hàng hết, nhiều khách hàng đã "sẵn lòng đặt trước để được nhận hàng từ giờ cho tới cuối năm". Vào thứ Sáu vừa rồi, Nio – công ty xe điện, Tesla của Trung Quốc – đã trở thành hãng xe hơi nổi tiếng đầu tiên phải chấp nhận ngừng sản xuất bởi vì cơn khát bán dẫn này.

Cơn đại dịch đã định hình lại nhu cầu

Nhu cầu tổng thể về bán dẫn của nhiều ngành – từ các vi điều khiển cơ bản, chip nhớ tới cả những vi xử lý hiệu năng cao – vẫn luôn giữ vững đà tăng trong suốt thập kỉ qua nhờ vào sự bùng nổ về nhu cầu thời lượng dùng điện thoại thông minh và sức mạnh điện toán. Đà tăng trưởng đều đặn này tạm thời chững lại vào năm 2019 nhưng rồi lại cán mốc tăng 5,4% vào năm 2020 nhờ vào nhu cầu sản phẩm gia dụng giữa thời điểm giãn cách xã hội.

Doanh số chip bán liên tục tăng trong thập niên vừa qua (dữ liệu không bao gồm những công ty chỉ sản xuất chip như TSMC hay Globalfoundries) -IDC

Đây cũng là thời kì mà một bộ phận lớn các máy móc cơ khí mà trong đó có xe hơi trở nên "thông minh" hơn, kéo theo đó là nhu cầu sử dụng nhiều chip hơn. Deloitte dự đoán rằng, tính đến năm 2030, các sản phẩm điện tử trên xe hơi ví dụ như màn hình hay các hệ thống tích hợp sẽ chiếm khoảng 45% giá thành sản xuất của cả phương tiện. Theo đó, chi phí cho các thành phần có chứa bán dẫn trong các thiết bị điện tử nêu trên cũng sẽ tăng từ mức 475 USD vào năm 2020 thành 600 USD vào năm 2030.

Xe hơi hiện đại đang phụ thuộc nhiều hơn vào các thiết bị điện tử có sử dụng chip bán dẫn (dự đoán vào của tháng 4/2019) - IHS, Deloitte

Song ở phía còn lại của chuỗi cung ứng, sản lượng chip vẫn luôn bám sát với đà tăng về doanh số bán ra hàng năm, tức là ngay khi sẵn hàng là sẽ có bên mua. Đây chính là dấu hiệu cho thấy nhu cầu về bán dẫn hiện nhìn chung là đang tương đồng với nguồn lực sản xuất có sẵn. Nhưng công nghệ sản xuất tiên tiến thì lại ngày càng tập trung vào tay của một bộ phận nhỏ các công ty sản xuất.

Theo giới chuyên gia thì sự mất cân bằng đang hiện hữu rõ ràng ở hoạt động sản xuất chip trên tấm wafer 200mm dùng trong sản xuất những con chip cấp thấp. Đây là những con chip dùng để quản lý nguồn, IC hiển thị và đang được sử dụng trải dài ở nhiễu lĩnh vực, từ xe hơi tới điện tử tiêu dùng.

Năm ngoái, những bất trắc mang đến bởi đại dịch cũng khiến nhu cầu tăng vọt, gây khó khăn cho các nhà sản xuất chip trong việc bắt kịp khả năng sản xuất với nhu cầu thực tế. Đây chính là lý do tại sao các hãng sản xuất xe hơi phải tạm dừng sản xuất trong năm 2021, cũng như người tiêu dùng khó khăn trong việc kiếm cho riêng mình một chiếc đầu chơi game Playstation hoặc Xbox.

Các hãng sản xuất xe hơi là bên phải chịu trận đầu tiên do thiếu sót trong việc tích trữ hàng hóa. Ngành công nghiệp này đã đánh giá thấp sức tiêu thụ phương tiện và lượng chip mà họ cần khi đại dịch tới. Theo ước tính, chỉ riêng trong năm nay, các hãng xe hơi đã để lỡ khoản doanh thu tổng lên tới 61 tỷ USD. Đối lập với thực trạng trên, nhiều giám đốc cấp cao của TSMC tiết lộ trong lần báo cáo tài chính gần đây nhất rằng khách hàng ở nhiều lĩnh vực khác nhau đã tích lũy kho hàng nhiều hơn mức bình thường để đề phòng những biến cố có thể xảy ra trong tương lai.

Cộng hưởng với vấn đề trên chính là sự thật rằng chi phí sản xuất chip cũng như tiền đầu tư để bám đuổi với những tiến bộ về công nghệ cũng đã tăng theo cấp số nhân, khiến cho khả năng kinh doanh dây chuyền sản xuất bán dẫn trở thành một lĩnh vực hiếm hoi dành cho những công ty thực sự "rủng rỉnh" về kinh tế. Để minh họa, ta có một vài con số sau: TSMC đã nâng mức vốn dự kiến chi cho năm 2021 lên thêm 63%, chạm mốc 28 tỷ USD, trong khi đó, Samsung cũng "tiết kiệm" 116 tỷ USD dành cho một dự án kéo dài nhiều thập nhiên để bắt kịp với đối thủ từ Đài Loan.

Những nút thắt của ngành công nghiệp

Ngày nay, miếng silicon phức tạp và đắt giá nhất chính là bộ não của những chiếc máy tính hoặc điện thoại thông minh do Qualcomn, Nvidia, Apple,… sản xuất. Nhưng những công ty fabless này không tự sở hữu một nhà máy sản xuất của riêng mình, họ chỉ thiết kế chip bán dẫn. Còn quá trình sản xuất thì diễn ra ở các nhà máy tiên tiến – xưởng đúc chíp, nơi sẽ biến thiết kế của các công ty trên thành sản phẩm thực tế.

Đây là một điểm nghẽn chính của ngành công nghiệp. Hiện phần lớn hoạt động sản xuất chip là thuộc phần trách nhiệm của chỉ ba hoặc bốn công ty: TSMC, Samsung và những đối thủ xa gồm công ty sản xuất có trụ sở tại California nhưng được quản lí bởi cánh đầu tư của Abu Dhabi là Globalfoundries và cuối cùng là United Micoelectrics Corp. Nếu nhìn theo hướng khác thì hiện khoảng 91% hợp đồng làm chip đều có nguồn gốc ở châu Á. Phần lớn trong mức tỷ trọng trên được chia cho hai khu vực: Đài Loan và Hàn Quốc – quê nhà của TSMC và Samsung.

Mới đây, một cơ hội để nước Mỹ có thể lấy lại thế tự chủ bán dẫn chính là Intel Corp. Tuần trước, họ đã công bố kế hoạch 20 tỷ USD nhằm xây dựng nhà máy đúc của riêng mình. Intel trước nay vẫn chỉ luôn tự thiết kế và sản xuất chip của chính mình, nhưng kế hoạch mở rộng này có thể cho phép họ sản xuất chip cho cả những công ty khác nữa.

Công ty từ Đài Loan và Hàn Quốc chiếm lĩnh mảng kinh doanh sản xuất chip bán dẫn - TrendForce

Nếu xét về ba mặt là quy mô tuyệt đối, độ phức tạp và tầm ảnh hưởng thì chẳng cần bàn cãi gì nhiều, ta cũng có thể thấy TSMC chính là đầu tàu của ngành sản xuất bán dẫn. Mỗi năm họ đều tạo ra hàng triệu tấm wafer cho các công ty lớn ở đủ mọi ngành công nghiệp. Tổng số tấm wafer có kích thước tương đương 12 inch mà TSMC bán ra trong năm 2020 là 12,4 triệu, tăng hơn 2 triệu so với con số 10,1 triệu của năm 2019. Ông lớn Đài Loan này đã dành hơn ba thập kỉ để hoàn thiện quy trình sản xuất cùng với đó là chịu chi nhiều tỷ USD để đảm bảo rằng vị thế công nghệ của họ luôn là thứ nhất.

Theo bản dự tính chuỗi cung ứng của Bloomberg thì khoảng 25% hoạt động kinh doanh của TSMC là tới từ Apple. Tuy vậy, tầm quan trọng của TSMC lại nằm ở vai trò chủ đạo của công ty này trong cả chuỗi cung ứng bán dẫn, ngoài ra TSMC hiện cũng đang sản xuất chip cho nhiều công ty fabless khác như Broadcom, Qualcomn, Nvidia, AMD và Texas Instruments. Những cái tên vừa nêu đều là các công ty sản xuất sản phẩm điện tử tiêu dùng, vật tư liên lạc, phụ tùng ô tô lớn nhất thế giới.

TSMC sản xuất chip cho các công ty về thiết kế chip và bán dẫn, từ đó gián tiếp trở thành nguồn cung cho nhiều hãng sản xuất xe hơi và đồ điện tử tiêu dùng lớn - Bloomberg

Ngoài ra, ta cũng có thể tìm thấy điểm nghẽn ở một số khâu khác của chuỗi cung ứng. Công ty Hà Lan là ASML Holding NV hiện đang ở thế độc quyền ảo về thiết bị quang khắc tân tiến cần có để in bản vẽ của chip lên tấm wafer. Một vài công ty của Nhật Bản, ví dụ như Shin-Etsu Chemical Co, hiện đang thống trị thị trường chất hóa học dùng trong quá trình sản xuất bán dẫn. Ngoài ra, quá trình sản xuất cũng chẳng thể bắt đầu nếu không có những phần mềm tự động hóa thiết kế, một lĩnh vực được cầm đầu bởi Cadense Desgin Systems Inc và Synopsys Inc của Mỹ.

Giới chức trách của Mỹ và Châu Âu cũng đã vào cuộc yêu cầu chức trách Đài Loan giúp đỡ trong việc giải quyết vấn đề về chip bán dẫn toàn cầu, đồng thời thúc đẩy hoạt động sản xuất chip trong nước. Dẫu vậy, nghiên cứu của Sanford C. Bernstein cho thấy rằng chính phủ các nước không có nhiều khả năng để thay đổi tình thế hiện tại. Và dù ở đâu đi chăng nữa thì việc hoàn thành cơ sở sản xuất và đưa nó vào vận hành mượt chẳng thể diễn ra trong một sớm một chiều mà sẽ phải tốn rất nhiều năm.

Trung ND theo Bloomberg