Chất bán dẫn và cuộc đua đổi mới Mỹ - Trung

Chất bán dẫn, còn được biết đến là chip, là thành phần quan trọng trong tăng trưởng kinh tế, an ninh và đổi mới công nghệ. Chip nhỏ hơn tem thư, mỏng hơn tóc người và được cấu thành từ gần 40 tỷ thành phần nhưng ảnh hưởng đến quá trình phát triển của thế giới lại vượt xa Cách mạng Công nghiệp.

Tầm quan trọng của bán dẫn

Từ điện thoại thông minh, máy tính cá nhân, internet, xe điện, phi cơ, vũ khí siêu thanh, chất bán dẫn có mặt trong hầu hết thiết bị điện, số hóa hàng hóa và dịch vụ. Lực cầu chất bán dẫn đang bùng nổ trong khi ngành này đang đối mặt hàng loạt thách thức và cơ hội. Các công nghệ mới nổi như trí tuệ nhân tạo (AI), máy tính lượng tử, internet vạn vật (IoT), kết nối không dây đều đòi hỏi chất bán dẫn hiện đại.

Đại dịch Covid-19 cùng các tranh chấp thương mại trên thế giới đang gây áp lực lên nguồn cung ngành bán dẫn và các chuỗi giá trị. Cuộc đối đầu Mỹ - Trung trong lĩnh vực công nghệ càng khiến tình hình khó khăn hơn nữa.

Suốt nhiều thập kỷ, Mỹ là quốc gia dẫn đầu trong ngành bán dẫn, kiểm soát 48% (tương đương 193 tỷ USD) thị phần năm 2020. Theo IC Insights, 8 trong số 15 công ty bán dẫn lớn nhất thế giới có trụ sở tại Mỹ, doanh thu của Intel là cao nhất.

Trung Quốc là quốc gia nhập khẩu ròng bán dẫn, phụ thuộc đáng kể vào nhà cung ứng nước ngoài, chủ yếu là Mỹ, để đáp ứng nhu cầu công nghệ nội địa. Năm 2020, Trung Quốc nhập khẩu lượng chip trị giá 350 tỷ USD, tăng 14,6% so với năm 2019.

Thông qua sáng kiến “Made in China 2025” và Hướng dẫn thúc đẩy phát triển công nghiệp vi mạch tích hợp quốc gia, trong 6 năm qua, Trung Quốc tăng cường sử dụng ưu đãi tài chính, tiêu chuẩn về tài sản trí tuệ (IP) và chống độc quyền để phát triển ngành bán dẫn trong nước, giảm phụ thuộc vào Mỹ, hướng đến trở thành một nước đi đầu công nghệ toàn cầu.

Từ điện thoại thông minh, máy tính cá nhân, internet, xe điện, phi cơ, vũ khí siêu thanh, chất bán dẫn có mặt trong hầu hết thiết bị điện, số hóa hàng hóa và dịch vụ. Ảnh: Reuters.

Sự cạnh tranh Mỹ - Trung càng trở nên gay gắt. Dưới thời tổng thống Donald Trump, Mỹ thắt chặt xuất khẩu bán dẫn bằng chính sách cấp phép, đặc biệt là đối với thực thể của Trung Quốc. Washington lo ngại Trung Quốc có được công nghệ của Mỹ thông qua các chuỗi cung ứng dân sự rồi tích hợp vào quân đội nước này.

Vướng vào cuộc đối đầu giữa các siêu cường quốc là Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation (TSMC), nhà sản xuất bán dẫn hàng đầu trong ngành, chiếm 51,5% thị phần đúc và sản xuất chip hiện đại (kích thước 10 nm hoặc nhỏ hơn). TSMC cung ứng cho cả doanh nghiệp Mỹ lẫn Trung Quốc, như Apple, Qualcomm, Broadcom, Xilinx.

TSMC cung ứng cho Huawei cho đến tháng 5/2020 rồi dừng bởi Bộ Thương mại Mỹ đưa gã khổng lồ công nghệ của Trung Quốc vào “danh sách đen” vì lý do an ninh.

Đài Loan còn là điểm nóng địa chính trị khi chính quyền Trump muốn tăng cường quan hệ Mỹ - Đài Loan, khiến Trung Quốc tăng cường hoạt động quân sự trong khu vực, thách thức quyết tâm của chính quyền kế nhiệm Joe Biden. Trung Quốc luôn xem Đài Loan là một phần lãnh thổ chờ thống nhất, tuyên bố có thể sử dụng vũ lực nếu cần.

Những điều trên phần nào thể hiện rủi ro đáng kể đối với ngành bán dẫn thế giới. Đài Loan chỉ là một phần trong hệ sinh thái bán dẫn phức tạp nhưng nhìn chung các công ty, nền kinh tế khó miễn nhiễm địa chính trị - đặc biệt là trong bối cảnh áp lực gia tăng từ cuộc cạnh tranh Mỹ - Trung.

Trong bối cảnh địa chính trị, thương mại, tranh chấp công nghệ gia tăng và đại dịch Covid-19 tiếp tục ảnh hưởng chuỗi cung ứng và giá trị, các công ty bán dẫn đang tìm cách đảm bảo quy trình sản xuất bằng tích trữ nguồn cung, tái phân bổ cơ sở sản xuất. Lĩnh vực bán dẫn dự kiến tiếp tục hứng chịu nhiều biện pháp thuế phòng hộ và phi thuế quan đe dọa sự sản xuất và tính cạnh tranh của ngành.

Sự phụ thuộc lẫn nhau

Chất bán dẫn thể hiện cho sự phụ thuộc lẫn nhau trong tham vọng công nghệ của Mỹ và Trung Quốc, Foreign Policy cho biết trong một báo cáo.

Dù đầu tư mạnh tay, Trung Quốc vẫn khó đạt mục tiêu không phụ thuộc trong sản xuất bán dẫn trong 5 – 10 năm tới. Doanh nghiệp Trung Quốc không thể cạnh tranh trước những công ty đầu ngành bởi sự hạn chế tiếp cận thiết bị sản xuất bán dẫn (SME) và phần mềm. Họ cũng thiếu hiểu biết trong ngành, cản trở phát triển chuỗi cung ứng tự lực.

Đài Loan dự kiến trở thành tiêu điểm trong căng thẳng Mỹ - Trung. Với vai trò trung tâm của Đài Loan trong các chuỗi cung ứng công nghệ và sản xuất bản dẫn, Trung Quốc khả năng cao gây sức ép về kinh tế với hòn đảo bằng hạn chế thương mại, tuyển dụng nhân tài….

Số bằng sáng chế liên quan phần mềm trong lĩnh vực máy tính lượng tử của các công ty. Ảnh: Valuenex.

Theo Foreign Policy, các lệnh hạn chế đơn phương sẽ càng làm gia tăng sự mất tin tưởng giữa các công ty, nền kinh tế. Sau trường hợp của Huawei, các công ty quốc doanh và tư nhân có thể lo ngại về ảnh hưởng quá lớn của Mỹ lên chuỗi cung ứng, cạnh tranh toàn cầu. Một số công ty đang đánh giá mẫu sản phẩm mới, đa dạng hóa đầu tư và nhà cung ứng đề phòng, ảnh hưởng đến vị thế của Mỹ trong ngành.

Sự hợp tác giữa chính quyền Biden và giới doanh nghiệp Mỹ là yếu tố then chốt để cân bằng giữa an ninh quốc gia và lợi ích thương mại.

Hệ sinh thái bán dẫn

Trong khi lực cầu bán dẫn tăng mạnh, bản chất chu kỳ của ngành góp phần gây biến động thị trường và lợi nhuận khó đoán. Lợi nhuận còn phụ thuộc vào loại chip được sản xuất, sở thích của người tiêu dùng, vòng đời sản phẩm rút ngắn và nhu cầu đối mới công nghệ.

Qua mỗi thế hệ, chip lại càng nhỏ hơn, tính phức tạp và chi phí sản xuất tăng, cho phép từng mảng cung ứng có cơ hội để tăng tính cạnh tranh và chất lượng. Do đó, chỉ có số ít công ty có thể thiết kế và liên tục cải thiến công nghệ. Các công ty có biên lợi nhuận tốt hơn sẽ chiếm phần lớn thị phần và nguồn thu trong ngành.

Ba mảng chính trong quy trình sản xuất gồm thiết kế, sản xuất và lắp ráp – thử nghiệm – đóng gói (ATP). Các nhà sản xuất bán dẫn lớn nhất ở Mỹ, Hàn Quốc, châu Âu và Nhật Bản nhưng chỉ số ít tích hợp được theo chiều dọc. Những Công ty Sản xuất Thiết bị Tích hợp (IDM) này bao gồm Intel, Samsung, SK Hynix, Micron Technologies.

Phần lớn ngành sử dụng “mô hình phát triển không sản xuất - xưởng đúc hoàn hảo” – với các công ty có tính chuyên môn hóa và phụ thuộc vào những nguồn lực bên ngoài trong chuỗi giá trị (chủ yếu là công ty ở Đài Loan, Trung Quốc, Singapore) để giảm thiểu chi phí sản xuất, thúc đẩy doanh nghiệp bản địa cải thiện hiệu suất sản phẩm.

Công ty “phát triển không sản xuất” chỉ chuyên vào thiết kế chip còn công ty “xưởng đúc” nhận nhiệm vụ sản xuất, thuê nguồn lực bên ngoài để lắp ráp và kiểm tra. 90% giá trị chip nằm ở khâu thiết kế và chế tạo, 10% ở ATP.

Mỹ chuyển hướng thuê ngoài, chủ yếu sang châu Á

Các công ty Mỹ thống trị nhiều mảng trong chuỗi cung ứng bán dẫn nhưng từ lâu họ chỉ tập trung vào nghiên cứu và phát triển (R&D) – yếu tố quan trọng để thúc đẩy đổi mới sáng tạo. Họ đầu tư thường niên khoảng 20% doanh thu (khoảng 40 tỷ USD) vào R&D, tỷ lệ cao thứ hai trong số các ngành ở Mỹ, chỉ sau dược phẩm.

Sự đầu tư vào R&D này đã mang lại kết quả, với bán dẫn nằm trong số 5 mặt hàng xuất khẩu hàng đầu của Mỹ, chỉ sau máy bay, dầu và xe hơi. 82% doanh thu của ngành bán dẫn Mỹ là từ nước ngoài, 36% số này (70,5 tỷ USD) từ Trung Quốc.

Hơn nửa sản lượng bán dẫn của Mỹ được sản xuất nội địa nhưng các công ty “phát triển không sản xuất” của Mỹ chỉ chiếm 12% sản lượng của thế giới. Xu hướng sản xuất đang chuyển hướng về châu Á để các công ty có thể giảm chi phí, đa dạng hóa chuỗi cung ứng, tạo ra vùng đệm đủ chịu những cú sốc như Covid-19 hay giảm thiểu tác động từ tranh chấp thương mại.

Văn phòng Thương mại và Phân tích Kinh tế Không quân Mỹ ước tính đến năm 2022, 90% sản lượng chip công nghệ cao sẽ bắt nguồn từ Đài Loan, Hàn Quốc và Trung Quốc với tỷ lệ 12% của Mỹ nêu trên giảm chỉ còn 8% trong khi con số của Trung Quốc tăng lên 35%.

Trung Quốc – siêu cường bán dẫn tiềm năng

Trung Quốc từ lâu ưu tiên phát triển lĩnh vực công nghệ với các mục tiêu tự lực số hóa được Bắc Kinh cho là sẽ thúc đẩy tăng trưởng bền vững hơn thông qua chi tiêu dùng nội địa. Tuy nhiên, cạnh tranh sản xuất bán dẫn là điều then chốt để hiện thực hóa tầm nhìn này và Trung Quốc vẫn chỉ có vai trò hạn chế chiếm 5% thị phần chip và chủ yếu tham gia sản xuất và ATP của chuỗi cung ứng.

Trung Quốc phụ thuộc đáng kể vào nhập khẩu và tiêu thụ hơn 60% bán dẫn trên thị trường toàn cầu để sử dụng trong nước, thậm chí là tích hợp vào công nghệ của Bắc Kinh đẻ xuất khẩu như điện thoại thông minh, máy tính…. Sự phụ thuộc vào nhập khẩu của Trung Quốc đi kèm rủi ro an ninh quốc gia, đặc biệt là trước những đối thủ cố tình cài đặt và khai thác lỗ hổng thiết bị sử dụng cho mục đích tình báo và quân sự, thúc đẩy hơn nữa quyết tâm của chính phủ nước này.

Theo Văn phòng Đại diện Thương mại Mỹ, Trung Quốc đặt mục tiêu tạo ra một “hệ sinh thái sản xuất bán dẫn khép kín”, từ vật liệu thô cho đến sản phẩm cuối. Nói cách khác, Trung Quốc muốn đuổi kịp và vượt qua các đối thủ phương Tây trong chuỗi giá trị, nguy cơ làm gián đoạn ngành diện rộng.

Kể từ năm 2014, Trung Quốc đã đầu tư 150 tỷ USD vào phát triển ngành bán dẫn trong nước, tương đương tổng giá trị thị trường bán dẫn thường niên của nước này, gấp hai lần số tiền ngành bán dẫn thế giới chi cho R&D.

Tuy nhiên, 84% lượng bán dẫn của Trung Quốc vẫn là hàng nhập khẩu hoặc do công ty nước ngoài sản xuất tại quốc gia này. Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), nhà sản xuất chip lớn nhất của Trung Quốc đang tụt lại 4 năm đổi mới nếu so với các bên dẫn đầu thị trường ở Mỹ, Đài Loan và Hàn Quốc.

Nhận thấy chênh lệch này, năm 2019, Trung Quốc thông báo hỗ trợ thêm cho ngành bán dẫn 29 tỷ USD thông qua quỹ Big Fund. Chủ tịch Trung Quốc Tập Cận Bình cam kết chi 1.400 tỷ USD cho tới năm 2025 để phát triển hơn nữa công nghệ mới nổi trong nỗ lực nhằm đưa quốc gia này thành “gã khổng lồ chip” đẳng cấp thế giới, bên thiết lập tiêu chuẩn cho hàng loạt công nghệ cao.

Tham vọng của Trung Quốc đang gặp trở ngại bởi các công ty tư nhân có xu hướng chuyển sản xuất khỏi nước này do chi phí lao động tăng, thị trường bất ổn bởi thương chiến Mỹ - Trung và đại dịch Covid-19 ảnh hưởng ngành sản xuất Trung Quốc.

Một trong những điểm đến đáng chú ý là Việt Nam, với đội ngũ lao động trẻ, ưu đãi về thuế, chi phí nhân công thấp hơn…. Foxconn của Đài Loan năm 2020 thông báo chuyển một phần hoạt động lắp ráp iPad và MacBook sang Việt Nam theo đề nghị từ Apple để giảm thiểu ảnh hưởng từ thương chiến Mỹ - Trung.

Trong bối cảnh các công ty tìm kiếm thị trường hấp dẫn hơn, Trung Quốc phải tiếp nhận sự thay đổi bối cảnh kinh tế thế giới để duy trì tăng trưởng.