Choáng với quy trình sản xuất chip: Gom nguyên vật liệu từ 16 quốc gia với 2.000 bước chế tạo, ít nhất 70 lần vượt biên giới trước khi đến tay người dùng

Chất bán dẫn đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với nền kinh tế hiện đại, cung cấp năng lượng cho mọi thứ từ trò chơi điện tử, ô tô đến siêu máy tính, hệ thống vũ khí. Chính quyền Tổng thống Joe Biden đang đầu tư 39 tỷ USD giúp các công ty xây dựng thêm nhà máy ở Mỹ, với mục đích sau cùng là củng cố chuỗi cung ứng chung.

Tuy nhiên, ngay cả sau khi các cơ sở ở Mỹ được xây dựng, hoạt động sản xuất chip nhớ vẫn mang tính chất toàn cầu, theo The New York Times. Ví dụ về một con chip thuộc sở hữu của nhà sản xuất Onsemi (Mỹ) cho thấy việc tách khỏi Đông Á và các khu vực khác khó khăn như thế nào.

Những bước đầu tiên để chế tạo loại chất bán dẫn đặc biệt này, được gọi là cacbua silic, diễn ra tại một nhà máy ở New Hampshire. Quá trình phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu thô, máy móc và bằng sở hữu trí tuệ từ hàng chục nhà cung cấp và nhà máy nước ngoài.

Bên trong nhà máy ở New Hampshire của Onsemi, bột silicon và carbon đen từ Na Uy, Đức và Đài Loan (Trung Quốc) sẽ được thêm vào than chì và khí đến từ Mỹ, Đức và Nhật Bản, sau đó trải qua quá trình nung nóng để tạo ra một thứ gọi là “xương sống” của hàng triệu con chip. Chúng cứng gần như kim cương và sẽ được gửi đến một nhà máy ở Cộng hòa Séc để cắt thành các tấm mỏng.

Các tấm bán dẫn sau đó được chuyển đến một nhà máy siêu sạch ở Hàn Quốc, xử lý và chuyển đến các cơ sở ở Trung Quốc, Malaysia và Việt Nam để hoàn thiện và thử nghiệm trước đi đặt chân tới các trung tâm phân phối toàn cầu ở Trung Quốc và Singapore. Điểm dừng cuối cùng là Hyundai, BMW…- nơi các nhà sản xuất ô tô ứng dụng chúng vào hệ thống xe điện. Số khác sẽ được bán cho các nhà cung cấp phụ tùng ở Canada, Trung Quốc và Mỹ.

Chip máy tính được phát minh đầu tiên ở Mỹ, song đến cuối những năm 1960, các bộ phận của chuỗi cung ứng mới bắt đầu dịch chuyển ra nước ngoài khi các công ty tìm cách tiết kiệm chi phí. Với sự trợ giúp hào phóng, các công ty châu Á cuối cùng cũng có thể sản xuất chip rẻ hơn và tiên tiến hơn so với phương Tây.

Theo số liệu của ngành, thị phần sản xuất chip thế giới của Mỹ hiện đã giảm xuống chỉ còn 12% từ mức 37% vào năm 1990. Nước này theo đó cố gắng giành lại hoạt động sản xuất nhằm giúp chuỗi cung ứng trở nên linh hoạt, đồng thời tránh gây thiệt hại về mặt kinh tế.

Một nghiên cứu hồi năm 2020 của Tập đoàn Tư vấn Boston và Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn ước tính khoản đầu tư 50 tỷ USD sẽ giúp Mỹ tăng thị phần sản xuất lên 13 hoặc 14% vào năm 2030. Nếu không có nguồn tài trợ, thị phần của Mỹ sẽ giảm xuống còn 10%.

Đối với những con chip tiên tiến nhất, bao gồm cả những con chip đang giúp thúc đẩy sự bùng nổ về trí tuệ nhân tạo, quan chức Mỹ cho biết các khoản đầu tư mới sẽ đưa nước này đi đúng hướng và đạt mục tiêu sản xuất khoảng 20% số chip logic hàng đầu thế giới vào cuối năm nay.

Tuy nhiên, hoạt động sản xuất chip và điện tử có thể sẽ tập trung ở châu Á trong tương lai gần, theo Moody's Analytics. Chance Finley, phó chủ tịch chuỗi cung ứng toàn cầu của Onsemi, cho biết các công ty công nghệ hiện đang chịu áp lực cạnh tranh vô cùng gay gắt để giảm chi phí, vậy nên buộc phải hợp tác với hầu hết các nhà sản xuất lành nghề ở châu Á.

Cũng theo Chance Finley, chi phí đắt đỏ để xây dựng các cơ sở sản xuất chip – dao động từ 5 tỷ USD đến 20 tỷ USD - đã khuyến khích các nhà sản xuất thuê cơ sở ở nước ngoài thay vì tự xây dựng. Chip cũng nhỏ và nhẹ nên dễ dàng di chuyển khắp thế giới.

Ngoài ra, sản xuất chip cần rất nhiều vốn. Đây cũng là một trong những ngành phức tạp nhất thế giới với lịch sử biến động mạnh theo chu kỳ. Các công ty theo đó phải đặc biệt chú trọng nếu muốn mở rộng quy mô.

Onsemi hiện đang tìm kiếm các khoản đầu tư mới của Mỹ vào ngành công nghiệp chip, đồng thời xem xét các địa điểm ở Mỹ, Cộng hòa Séc và Hàn Quốc để mở rộng 2 tỷ USD.

Một nghiên cứu hồi năm 2020 của Liên minh Bán dẫn Toàn cầu và Accenture cho thấy chip và các bộ phận liên quan có thể vượt qua biên giới quốc tế 70 lần hoặc hơn trước khi đến tay người tiêu dùng cuối cùng. Quãng đường di chuyển ước tính đạt hơn 25.000 dặm.

“Ý tưởng cho rằng chúng tôi sẽ tự cung tự cấp bằng cách nào đó là không thực tế. Chúng tôi là một phần của chuỗi cung ứng toàn cầu này, dù muốn hay không”, Bindiya Vakil, giám đốc điều hành Resilinc, nhận định.

Theo Financial Times, các công ty bán dẫn hàng đầu thế giới đang chạy đua để sản xuất chip xử lý kích cỡ 2 nm để cung cấp năng lượng cho các thế hệ smartphone, trung tâm dữ liệu và sản phẩm trí tuệ nhân tạo vào năm 2025. TSMC, Samsung và Intel đang là những đối thủ dẫn đầu trong cuộc đua.

“Trong dài hạn, cuộc đua thu nhỏ con chip này sẽ thay đổi. Lần đầu tiên sau 40 năm, Intel phải thiết kế lại kiến trúc chip của mình nhằm tận dụng ưu thế khi đóng gói chip”, Tiến sĩ Sadasivan Shankar, chuyên gia bán dẫn, Đại học Stanford, Mỹ, nhận định.

Theo các chuyên gia, việc chính phủ Mỹ và châu Âu tăng cường trợ cấp cho các nhà sản xuất chip cho thấy sự công nhận của giới chức, rằng chất bán dẫn không chỉ quan trọng đối với an ninh quốc gia, hệ thống vũ khí tiên tiến, mà còn đối với cả cuộc sống hàng ngày.Các Giám đốc điều hành kỳ vọng doanh thu toàn cầu sẽ tăng gấp đôi lên hơn 1 nghìn tỷ USD/năm trong thập kỷ tới, qua đó tạo cơ sở cho các khoản đầu tư khổng lồ.

Theo: The New York Times, WSJ