Vì sao Mỹ không thể độc chiếm ngành bán dẫn?

Chất bán dẫn hay vi mạch, đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của nhiều thiết bị từ lò vi sóng đến vũ khí quân sự. Ngành công nghiệp chất bán dẫn có giá trị hơn 580 tỷ USD, nhưng ngay cả con số đó cũng chưa thể hiện đầy đủ tầm quan trọng của chúng đối với nền kinh tế toàn cầu.

Đây cũng là lý do Tổng thống Biden phải ký ban hàng đạo luật CHIPS và Khoa học với tổng đầu tư 50 tỷ USD, nhằm thúc đẩy sản xuất bán dẫn nội địa.

Hành trình chu du khắp thế giới của một con chip

Theo New York Times, ngay cả sau khi các cơ sở ở Mỹ được xây dựng, hoạt động sản xuất chip nhớ vẫn mang tính toàn cầu.

Hành trình quốc tế của một loại vi xử lý, do nhà sản xuất chất bán dẫn Onsemi của Mỹ sản xuất và được sử dụng để cung cấp năng lượng cho xe điện, cho thấy việc tách khỏi Đông Á và các khu vực khác sẽ khó khăn thế nào.

Bước đầu tiên để tạo ra chất bán dẫn đặc biệt này, được gọi là chip silicon carbide, diễn ra tại một nhà máy ở New Hampshire.

Minh họa về quy trình sản xuất chip bán dẫn ở các khu vực trên thế giới. Ảnh: New York Times.

Kết thúc quá trình, vi xử lý này sẽ nằm trong những chiếc ôtô chạy trên đường phố Mỹ. Tuy nhiên phần ở giữa, nước này sẽ phải phụ thuộc vào nguyên liệu thô, máy móc và sở hữu trí tuệ từ hàng chục bên cung cấp và nhà máy nước ngoài.

Cụ thể, bên trong đơn vị sản xuất ở New Hampshire của Onsemi, quy trình bắt đầu bằng bột silicon và carbon đen tuyền từ Na Uy, Đức, Đài Loan. Vật liệu này được thêm vào than chì và khí của Mỹ, Đức và Nhật Bản. Sau đó, nó được nung nóng đến nhiệt độ gần bằng mặt trời, tạo ra tinh thể cấu tạo nên xương sống của hàng triệu con chip.

Loại pha lê này, với độ cứng gần bằng kim cương, được gửi đến một nhà máy ở Cộng hòa Séc để cắt thành những lát mỏng bằng loại máy đặc biệt do Mỹ, Đức, Italy và Nhật Bản phối hợp sản xuất.

Sau hành trình đi khắp phương Tây, các tấm wafer được chuyển đến một nhà máy siêu sạch ở Hàn Quốc để xử lý bằng những loại phương tiện phức tạp từ Hà Lan, Mỹ và Nhật Bản. Các máy này sử dụng hóa chất, khí và các mẫu ánh sáng phức tạp để tạo ra các kênh dẫn chỉ rộng vài nguyên tử, kích thước vừa đủ để electron di chuyển qua khi chúng truyền tải thông tin.

Sau khi được xử lý, các tấm wafer tiếp tục được cắt thành các chiplet nhỏ và chuyển đến cơ sở ở Trung Quốc, Malaysia và Việt Nam. Tại đây, chip được hoàn thiện và thử nghiệm trước khi chuyển đến các trung tâm phân phối toàn cầu ở Trung Quốc và Singapore.

Bên trong nhà máy của nhà sản xuất chất bán dẫn Onsemi (Mỹ). Ảnh: The New York Times.

Cuối cùng, các con chip này được gửi cho Hyundai, BMW và các nhà sản xuất ôtô khác ở Châu Á và Châu Âu để đưa chúng vào hệ thống điện của xe. Trong khi đó, một số vi xử lý khác khác sẽ được bán cho các nhà cung cấp phụ tùng ôtô ở Canada, Trung Quốc và Mỹ.

Cơn đau đầu của nước Mỹ

Những con chip máy tính đầu tiên được phát minh tại Mỹ, nhưng phải đến cuối những năm 1960, một số bộ phận của chuỗi cung ứng mới được chuyển ra toàn cầu trong bối cảnh doanh nghiệp tìm cách tiết kiệm chi phí.

Với các khoản trợ cấp hào phóng, nhiều công ty châu Á bắt đầu sản xuất được vi xử lý rẻ hơn. Họ thậm chí còn chế tạo được chip bán dẫn tiên tiến hơn so với những phương Tây làm được.

Thị phần sản xuất chip của Mỹ đã giảm từ mức 37% vào năm 1990 hiện xuống chỉ còn 12%.

Khi dầu mỏ trở thành trụ cột của các nền kinh tế công nghiệp vào những năm 1900, nước này lập tức nắm bắt cơ hội và trở thành một trong những nhà sản xuất lớn nhất thế giới.

Tuy nhiên, đảm bảo nguồn cung cho chất bán dẫn lại phức tạp hơn. Khác với mọi thùng dầu đều giống nhau, chất bán dẫn có nhiều loại với đa dạng mức giá. Chúng phụ thuộc vào chuỗi cung ứng nhiều lớp trải dài với hàng nghìn đầu vào từ các quốc gia.

Xét trên quy mô kinh tế, Mỹ gần như không thể tự sản xuất tất cả mọi thứ trong ngành công nghiệp bán dẫn.

New York Times cho rằng nước Mỹ đang cố gắng giành lại nhiều sản lượng chip hơn, để giúp chuỗi cung ứng trong nước phục hồi. Đây cũng là cách tránh tình trạng thiếu hụt chất bán dẫn, gây tốn kém và thiệt hại kinh tế như trong đại dịch.

Công nghiệp bán dẫn được coi là trọng tâm chính thiết lập địa chính trị của thế giới trong những thập kỷ tới. Ảnh: Reuters.

Tuy nhiên, với việc các quốc gia khác cũng đang chi mạnh cho ngành công nghiệp chip, khoản đầu tư của Mỹ, dù lớn đến đâu cũng không thể thay đổi cục diện toàn cầu.

Cần nhiều năm để xây dựng các nhà máy bán dẫn mới. Và kể cả khi đi vào hoạt động, những cơ sở này cũng có thể sẽ không cung cấp được công nghệ sản xuất tiên tiến nhất.

Nhiều doanh nghiệp có khả năng trì hoãn hoặc hủy bỏ dự án nếu không nhận được đủ trợ cấp từ chính phủ. Ngoài ra, các nhà máy phức hợp cũng cần kỹ sư có tay nghề. Không dễ để Mỹ có thể tự mình giải quyết bài toán chuỗi cung ứng chất bán dẫn.

Một nghiên cứu năm 2020 của Boston Consulting Group và Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn ước tính rằng khoản tiền 50 tỷ USD sẽ giúp tăng thị phần sản xuất của Mỹ lên 13 hoặc 14% vào năm 2030.

Con số này không lớn, chỉ đủ cho xứ cờ hoa giữ được một phần thị trường toàn cầu. Đáng nói, nghiên cứu cho thấy nếu không có nguồn tài trợ, tỉ lệ của Mỹ sẽ giảm xuống chỉ còn 10%.

Anh Tuấn