Nước và ngành bán dẫn

Chất bán dẫn là yếu tố cơ bản để tạo thành chip. Chip có trong nhiều thứ, từ bóng đèn cho đến ô tô, tàu hỏa, máy bay và hàng loạt thiết bị điện tử.

Ngành công nghiệp sản xuất chip của thế kỷ XXI được mô tả là "có tầm quan trọng về mặt địa chính trị như dầu mỏ ở thế kỷ XX". Tuy nhiên, việc sản xuất chất bán dẫn cần một lượng nước lớn. Trong khi đó, tình trạng hạn hán do biến đổi khí hậu khiến lượng nước ở nhiều nơi xuống thấp, đe dọa ngành công nghiệp bán dẫn.

Theo trang tin The Conversation, dù ngành công nghiệp bán dẫn phụ thuộc nhiều vào nước nhưng các nhà sản xuất ít chú ý đến việc khí hậu, nguồn cung nước đang thay đổi và đang ảnh hưởng trực tiếp ngành này. Trên thực tế, các thách thức đã bắt đầu xuất hiện.

Chất bán dẫn được sử dụng trong nhiều thiết bị điện tử. Ảnh: AFP

Điển hình, Đài Loan sản xuất khoảng 90% chất bán dẫn tiên tiến nhất thế giới và đã trải qua đợt hạn hán lớn kể từ năm 2021. Hạn hán tồi tệ đến mức các nhà máy sản xuất chất bán dẫn phải trả tiền cho nông dân Đài Loan để có thể xin sử dụng nguồn nước vốn dành cho nông nghiệp. Hậu quả là nhiều cánh đồng ở Đài Loan bị bỏ hoang do thiếu nước sản xuất.

Các nhà máy sản xuất chất bán dẫn của Đài Loan thậm chí còn phải vận chuyển nước từ lưu vực này sang lưu vực khác để khắc phục tình trạng thiếu nước.

Nguy cơ thiếu nước

Theo The Conversation, 40% tổng số nhà máy sản xuất chất bán dẫn hiện tại đều nằm ở các lưu vực sông. Các nhà máy này được dự đoán sẽ đối mặt tình trạng thiếu nước cao hoặc cực cao từ nay đến năm 2030.

Các lưu vực sông có nguy cơ thiếu nước cao là những lưu vực có 40% đến 80% tổng lượng nước mặt và nước ngầm được sử dụng tưới tiêu, công nghiệp, sinh hoạt. Các lưu vực sông có nguy cơ thiếu nước cực cao là những lưu vực có hơn 80% tổng lượng nước mặt và nước ngầm được sử dụng tưới tiêu, công nghiệp, sinh hoạt.

Cả Mỹ và châu Âu đều công bố khoản tài trợ lớn cho ngành sản xuất chất bán dẫn. Tuy nhiên, các cơ sở sản xuất dự tính xây dựng hoặc được xây dựng ở Mỹ và châu Âu đều nằm ở những khu vực đang phải đối mặt tình trạng thiếu nước.

Các nhà sản xuất chip hàng đầu như Intel, TSMC và Samsung đều dự kiến xây dựng các cơ sở sản xuất mới ở tây nam nước Mỹ – khu vực được đánh giá rơi vào tình trạng hạn hán kể từ năm 1994.

Nói cách khác, biến đổi khí hậu và tình trạng thiếu nước đang đặt ra rủi ro cho ngành sản xuất chất bán dẫn trong cả ngắn hạn và dài hạn.

Giải pháp

Các cơ sở sản xuất chất bán dẫn được đầu tư hàng tỉ USD. Do đó, việc di dời chúng khỏi những khu vực thiếu nước sản xuất là điều không hề dễ dàng.

Các nhà sản xuất chất bán dẫn lớn như Intel và TSMC tuyên bố sẽ thực hiện nghiêm túc việc quản lý nguồn nước cho sản xuất. Tuy nhiên, dù đã đầu tư mạnh vào việc cải tạo và tái chế nguồn nước, TSMC được dự đoán chỉ có thể cung cấp 2/3 lượng nước sản xuất cần thiết hàng ngày tại các cơ sở sản xuất ở Đài Loan.

Một nhà máy sản xuất chất bán dẫn của TSMC. Ảnh: AFP

Trong khi đó, Intel tuyên bố sẽ đảm bảo nhu cầu sử dụng nước trên toàn bộ mạng lưới sản xuất của họ. Dù vậy, The Conversation cho rằng điều này có thể khó thực hiện được.

Tuy nhiên, nguy cơ thiếu nước chỉ là một phần trong rất nhiều thách thức mà ngành công nghiệp bán dẫn đang phải đối mặt. Trong đó, vị trí của các nhà máy sản xuất chất bán dẫn cũng tồn tại nhiều bất cập.

Ví dụ, TSMC là nhà sản xuất chất bán dẫn tiên tiến cho các công ty như Apple, Nvidia và Cerebras. Tuy nhiên, các cơ sở TSMC sản xuất chất bán dẫn được đặt tại 3 địa điểm ở đảo Đài Loan. Điều này làm cho mạng lưới sản xuất chất bán dẫn toàn cầu khá mong manh.

Trong trường hợp cơ sở sản xuất của TSMC gặp vấn đề, khách hàng khó có thể chuyển sang nhà cung cấp khác vì phải đầu tư thiết lập lại chuỗi cung ứng. Do đó, các vấn đề phát sinh tại một cơ sở sản xuất chất bán dẫn có thể ảnh hưởng chuỗi cung ứng toàn cầu. Điều này có thể tác động đến việc sản xuất những hàng hóa sử dụng chất bán dẫn, như đã từng xảy ra trong thời kỳ đại dịch COVID-19.

The Conversation đánh giá việc giải quyết các thách thức này là điều không dễ. Trên thực tế, nhiều cơ sở sản xuất của các công ty ngành bán dẫn đã đề ra cách giải quyết cho tình trạng thiếu nước tại cơ sở họ, nhưng để đạt kết quả mang tính hệ thống trên toàn mạng lưới sản xuất chất bán dẫn là điều khó làm được.

Theo đó, giải pháp cho vấn đề này là các công ty bán dẫn nên xem xét lại vị trí của các cơ sở sản xuất họ dự định xây, để đảm bảo rằng những vị trí này cung cấp đủ nguồn nước cho quá trình sản xuất. Điều này cần phải thực hiện ngay, vì không có khả năng tiếp cận với lượng nước lớn thì không có chất bán dẫn, và không có chất bán dẫn thì không có thiết bị điện tử.

KHOA ĐIỀM