Sản xuất chip toàn cầu: Họa vô đơn chí

 

Ngoài chuyện mong manh dễ vỡ, ngành công nghiệp này cũng khó tăng năng lực sản xuất được ngay nếu lỡ có sự cố về nguồn cung hay nhu cầu tăng đột biến. 

Họa vô đơn chí

Thị trường cung ứng chip điện tử trên thế giới từ mùa hè năm ngoái đến nay quả đúng là họa vô đơn chí, hay như báo chí phương Tây mô tả là phải trải qua một perfect storm (cơn bão kinh hoàng), lối ẩn dụ chỉ hàng loạt vận rủi rủ nhau ập đến với ngành làm ra linh kiện quan trọng bậc nhất của mọi thiết bị điện tử, từ đơn giản đến phức tạp nhất.

Ngoài những ảnh hưởng từ căng thẳng thương mại Mỹ - Trung, cơn khốn khó của ngành sản xuất chip bắt đầu từ khi đại dịch COVID-19 khiến nhiều công xưởng đóng cửa, cắt giảm sản lượng, rồi đến thiên tai, tai nạn củi lửa. Thậm chí hàng sản xuất ra rồi, đang trên đường từ các nhà máy ở châu Á sang giao hàng ở châu Âu thì dính vụ tàu Ever Given kẹt ở kênh Suez.

Giữa tháng 2, Samsung buộc phải tạm ngưng hoạt động nhà máy chip bán dẫn ở Austin, Texas (Mỹ) vì bang này mất điện vì bão. Trong khi đó, hạn hán ở Đài Loan lại đe dọa sản xuất của nhiều nhà máy chip, trong đó có cơ sở của TSMC, nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới, và Micron Technology Inc (Mỹ).

Sở dĩ trời hạn lại ảnh hưởng ngành công nghiệp này là vì sản xuất chip tốn rất nhiều nước. Riêng TSMC cần 156.000 tấn nước mỗi ngày, trong khi các hồ dự trữ đã cạn vì trời hạn, và chính quyền ưu tiên cấp nước cho dân sinh hoạt và các hoạt động thiết yếu khác. Để đảm bảo hoạt động sản xuất, TSMC đã chi khoảng 30 triệu USD để thuê 100 xe bồn cấp nước cho nhà máy ở thành phố Tân Trúc, dự kiến đủ cầm cự đến tháng 5. 

Những cái tên kể trên “vô tình” lại là các nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới hiện nay. Phàm chuyện gì xấu nhất hay xảy ra vào thời điểm tệ nhất. Tất cả những tai bay vạ gió trên diễn ra vào đúng lúc nhu cầu chip cao hơn bao giờ hết vì COVID-19.

 

Đến sau, đau trước

Nạn nhân bất ngờ và bị ảnh hưởng nặng nhất trong cuộc khủng hoảng vật liệu bán dẫn lần này lại là kẻ tham gia cuộc chơi muộn nhất - ngành công nghiệp sản xuất ôtô, vì các cỗ xe ngày càng giống những chiếc máy tính 4 bánh, ngay cả khi chưa được trang bị tính năng tự lái. 

Một chiếc xe thông thường cần hàng chục chip để điều khiển túi khí, đóng mở cửa sổ, màn hình điều khiển, bộ truyền động… Năm 2000, thiết bị điện tử (bao gồm các loại chip) chỉ chiếm 18% tổng giá thành một chiếc xe; đến năm 2020, tỉ lệ này đã là 40% và dự kiến sẽ tăng lên 45% vào năm 2030, theo phân tích của Deloitte.

Các hãng xe như General Motors, Ford, Honda, Fiat Chrysler và Volkswagen phải đóng cửa nhà máy, cắt giảm sản xuất vì thiếu linh kiện quan trọng này. Các hãng xe dự kiến sẽ lỡ mất doanh số 61 tỉ USD vì không có xe để bán trong năm nay, theo Bloomberg.

Dù là kẻ đến sau nhưng ngành công nghiệp ôtô lại đau trước, bởi họ xếp quá xa trong danh sách chờ, không phải là đối tượng được các nhà sản xuất chip ưu ái. Trong tình trạng cầu vượt xa cung, các nhà sản xuất sẽ ưu tiên phục vụ ngành điện tử tiêu dùng, vốn mang lại doanh thu cao hơn so với các nhà sản xuất xe hơi. 

Ngành ôtô cũng chỉ chiếm 8% tổng tiêu thụ chip trên thế giới. “Nếu Apple chi 56 tỉ USD [cho chip] mỗi năm, và sẽ còn tăng hơn nữa, vậy quý vị sẽ cung ứng hàng cho ai trước?” - chuyên gia phân tích công nghệ Neil Campling nói với The Guardian.

 

Không phải muốn xây thêm là xây

Nhu cầu đang tăng cao, vậy cớ gì không tăng năng lực sản xuất, vì hàng làm ra là có người săn đón ngay không phải nghĩ? 

Tăng năng lực sản xuất, riêng với ngành công nghiệp bán dẫn, hoàn toàn không đơn giản. “Chi phí sản xuất chip và bắt kịp các tiến bộ công nghệ đã tăng cấp số nhân trong thập kỷ qua, khiến ngành này chỉ còn là sân chơi cho những ai rủng rỉnh nhất” - Bloomberg ngày 29-3 viết.

Các tên tuổi lớn trong ngành đều đã công bố kế hoạch mở rộng sản xuất, với số tiền đầu tư lên đến cả trăm tỉ đôla. Intel tuyên bố sẽ đầu tư 20 tỉ USD cho 2 nhà máy ở bang Arizona (Mỹ), TSMC dự kiến chi đến 100 tỉ USD trong 3 năm tới để mở rộng năng lực sản xuất toàn cầu, giải quyết cơn khát chip của thế giới. 

Samsung hồi tháng 2-2021 cũng công bố kế hoạch xây nhà máy 17 tỉ USD gần Austin; còn GlobalFoundries, nhà sản xuất chip lớn thứ 3 thế giới, cũng dự tính dành 1,4 tỉ USD xây thêm nhà máy trong năm nay, có thể tăng gấp đôi đầu tư vào năm 2022.

Theo cây bút công nghệ David Court của trang Stuff (New Zealand), các công ty chế tạo chip đều phải trang bị cơ sở cực kỳ phức tạp, đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt và có máy móc, công nghệ tối tân, đắt đỏ gọi là fab. Mức đầu tư cho một fab mới có thể đến vài chục tỉ USD. 

Nhưng có tiền để chi ngay cũng chỉ mới giải được một nửa bài toán. Vấn đề còn lại là đằng nào cũng phải mất rất nhiều thời gian, lên đến vài năm, mọi thứ mới sẵn sàng đi vào sản xuất. Giới chuyên gia cũng nhận định các dự án của Intel, Samsung, GlobalFoundries và TSCM đều phải 2-3 năm nữa mới khả dĩ chính thức hoạt động. 

Những nút thắt cổ chai

Bản thân ngành công nghiệp này cũng còn nhiều nút thắt cổ chai, khiến việc tăng năng lực sản xuất không thể là chuyện ngày một ngày hai, theo Bloomberg.

Các con chip phức tạp và đắt đỏ nhất hiện nay là chip logic, thứ tạo nên “trí khôn” cho máy tính và smartphone, do các hãng như Qualcomm, Nvidia và Apple thiết kế. Các công ty này gọi là fabless, vì họ chỉ thiết kế, nghiên cứu phát triển, việc sản xuất do các công ty fab (hay foundry) đảm nhận. Một fab lại có thể chỉ sản xuất cho chính mình, hoặc nhận làm cho cả các hãng khác.

Chẳng hạn, Intel chỉ làm chip cho các bộ xử lý của hãng, còn TSMC nhận sản xuất cho các công ty thiết kế chip và hãng bán dẫn khác, những công ty này sẽ cung cấp tiếp cho người mua cuối là các hãng điện tử, thiết bị gia dụng, xe hơi… 

 

Nút thắt cổ chai đầu tiên chính là ở chỗ chỉ có 3-4 nhà sản xuất (fab) mà phải đảm đương nhu cầu cho toàn thế giới. Intel muốn thay đổi điều đó, khi kế hoạch mở rộng sản xuất bao gồm việc thành lập một đơn vị con để sản xuất chip chuyên dùng theo yêu cầu của các công ty khác.

Thứ nữa, việc sản xuất chip cũng đặc thù tùy theo nhu cầu sử dụng và không thể thay đổi quy trình ngay. Hãng Micron đang muốn bán cơ sở ở bang Utah (Mỹ) vì loại chip đang sản xuất tại đó không mang lại doanh thu mong muốn. Nhưng muốn tận dụng nhà máy đó để làm chip khác thì cần phải sửa sang, thay thế thiết bị, tốn ít nhất 3 tỉ USD. 

Đó là lý do vì sao các nhà sản xuất muốn gỡ khó cho ngành ôtô đang đói chip cũng không được: họ không thể đùng một cái chuyển đổi máy móc chuyên làm bộ xử lý smartphone sang chế chip cho hệ thống điều khiển xe hơi.

Ngoài ra, trong chuỗi cung ứng cũng có cái nút cổ chai khác: sự độc quyền ở một số công đoạn quan trọng của việc làm ra một con chip. Chẳng hạn, Công ty ASML Holding NV (Hà Lan) gần như là nhà cung cấp độc quyền thiết bị quang khắc (photolithography) hiện đại để in chi tiết chip lên tấm wafer (vật liệu nền của sản xuất chip), hay Shin-Etsu Chemical Co (Nhật) chiếm lĩnh thị trường hóa chất cần cho sản xuất vật liệu bán dẫn.■