Do tình trạng thiếu hụt gần đây và lo ngại Trung Quốc sẽ thống trị ngành này, Mỹ đang nỗ lực tăng sản lượng với loại “dầu mỏ mới” này.
Chỉ trong hai năm qua, Hoa Kỳ đã hoàn toàn hiểu rằng chất bán dẫn là trung tâm của các nền kinh tế hiện đại, quan trọng như dầu mỏ. Trong thế giới số hóa, công cụ không thể thiếu chip bluetooth, giúp theo dõi vị trí. Các thiết bị gia dụng cũng cần chip để quản lý việc sử dụng năng lượng. Vào năm 2021, một chiếc ô tô trung bình có khoảng 1.200 con chip trị giá 600 USD, gấp đôi so với năm 2010.
Cuộc khủng hoảng chuỗi cung ứng gây ra tình trạng thiếu chip đã trở thành một bài học quan trọng. Theo công ty tư vấn Alix Partners, các nhà sản xuất ô tô có thể mất 210 tỷ USD doanh thu vào năm ngoái vì thiếu chip. Cạnh tranh với Trung Quốc cũng làm dấy lên lo ngại nước này có thể chiếm ưu thế trong lĩnh vực chip quan trọng phục vụ mục đích quân sự hoặc chặn Mỹ tiếp cận một số linh kiện.
Giờ đây, chính phủ và các doanh nghiệp Hoa Kỳ đang chi hàng tỷ đô la để cố gắng xây dựng ngành sản xuất trong nước và duy trì nguồn cung chip. Kể từ năm 2020, các công ty bán dẫn đã đề xuất hơn 40 dự án trên khắp đất nước trị giá gần 200 tỷ USD, tạo ra 40.000 việc làm, theo Hiệp hội Công nghệ Bán dẫn Hoa Kỳ (SIA).
Chất bán dẫn mang lại lợi thế như dầu
Đây thực sự là một vụ đánh cược lớn vào ngành công nghiệp đang định hình sự cạnh tranh kinh tế trên quy mô quốc tế và mang lại cho các quốc gia những lợi thế về chính trị, công nghệ và quân sự.
Giám đốc điều hành Intel Pat Gelsinger cho biết: “Nơi có dầu đã tạo ra lợi thế địa chính trị trong 5 thập kỷ qua. Vị trí của các nhà máy sản xuất chip trong 5 thập kỷ tới thậm chí còn quan trọng hơn.”
Khi dầu trở thành trụ cột của nền kinh tế công nghiệp vào những năm 1990, Hoa Kỳ là một trong những nhà sản xuất lớn nhất thế giới. Đảm bảo nguồn cung cấp chất bán dẫn phức tạp hơn thế. Trong khi các thùng dầu đều giống nhau, chất bán dẫn có nhiều loại, với chức năng và giá thành khác nhau, tùy thuộc vào chuỗi cung ứng. Trong bối cảnh hiện tại, Mỹ không thể tự mình sản xuất tất cả các con chip như vậy.
Mike Schmidt, Chánh văn phòng Bộ Thương mại giám sát việc thực thi Đạo luật Khoa học và Chip, được Tổng thống Biden ký thành luật vào tháng 8 với khoản tài trợ 52 tỷ USD cho biết: “Mỹ không có cơ sở sản xuất. Dẫn đường. Để Hoa Kỳ dẫn đầu thế giới về cơ sở sản xuất hiện đại và tạo động lực cho việc duy trì tương lai là một loạt mục tiêu rất tham vọng.”
Sự thiếu hụt chip gần đây không liên quan gì đến những con chip có giá cao nhất.
Jim Farley – CEO Ford, biết nhân viên tại nhà máy của họ ở Bắc Mỹ chỉ làm việc 3 ngày/tuần từ đầu năm đến tháng 11/2022 vì thiếu chip. Việc thiếu chip với các chức năng đơn giản, chẳng hạn như các bộ phận 40 xu chạy động cơ gạt nước kính chắn gió cho xe bán tải F-150, đã khiến 40.000 xe không đạt được mục tiêu sản xuất.
Vào năm 2014, mỗi máy ngưng thở khi ngủ do ResMed sản xuất chỉ chứa một con chip để xử lý áp suất và độ ẩm không khí. Sau đó, công ty bắt đầu đưa chip di động vào các thiết bị gửi cảnh báo hàng đêm về hành vi ngủ của mọi người tới điện thoại và bác sĩ của họ.
Nhờ đó, tỷ lệ sử dụng thường xuyên của người dùng đã tăng từ hơn một nửa lên khoảng 87%. Vì tỷ lệ tử vong thấp hơn đối với những người bị ngưng thở khi sử dụng thiết bị thường xuyên, nên một con chip tương đối đơn giản có thể cứu sống nhiều người.
Tuy nhiên, ResMed không có đủ chip trong thời gian thiếu hụt và nhu cầu về thiết bị này tăng lên. Một số nhà cung cấp hủy bỏ thỏa thuận, bệnh nhân phải chờ hàng tháng.
Để giải quyết, ResMed đã phải thiết kế lại thiết bị của mình (được lắp ráp tại Singapore và Sydney) để thay thế bằng chip khác. Họ tìm kiếm các nhà cung cấp chip mới và thậm chí phải tung ra phiên bản không có chip.
Những nỗ lực của chính quyền Biden
Mặc dù tình trạng khan hiếm chip đã giảm bớt, thiết bị của công ty đã được bán trở lại nhưng CEO Mick Farrell vẫn lo ngại rằng nguồn cung chip có thể vẫn bị tắc nghẽn. Vào tháng 5, anh ấy là một trong số các CEO công nghệ đã kiến nghị với Bộ trưởng Thương mại Hoa Kỳ Gina Raimondo để được hỗ trợ. Nhóm của Raimondo đã yêu cầu các cơ quan liên bang khác chỉ định thiết bị y tế là thiết yếu và giúp kết nối người mua liên hệ trực tiếp với nhà sản xuất, thay vì thông qua nhà phân phối.
Những kiến nghị như vậy cũng thúc đẩy nỗ lực của chính quyền Biden trong việc thông qua Đạo luật Khoa học và Chip. Nhiều chuyên gia kinh tế đã chỉ trích chính sách công nghiệp hỗ trợ là tạo lợi thế cho một số doanh nghiệp. Nhưng nhiều nhà lập pháp Cộng hòa và Dân chủ nói rằng chất bán dẫn là ngoại lệ, bởi vì, giống như dầu mỏ, chúng rất quan trọng trong cả mục đích quân sự và dân sự.
Thiết bị theo dõi giấc ngủ của ResMed được lắp ráp tại Singapore.
Các nhà khoa học và kỹ sư Mỹ đã phát minh, sau đó thương mại hóa các hóa chất bán dẫn từ những năm 1940. Ngày nay, các doanh nghiệp Mỹ vẫn giữ vị trí vững chắc trong các phân khúc sinh lợi nhất của chuỗi cung ứng bán dẫn, bao gồm: thiết kế chip, công cụ phần mềm đưa những thiết kế đó vào sử dụng trong thực tế và máy móc trị giá hàng triệu đô la để “khắc” thiết kế chip lên tấm wafer. .
Tuy nhiên, việc sản xuất chất bán dẫn thực tế được thuê ngoài ở châu Á. Theo Boston Consulting Group và SIA, thị phần của Mỹ trong sản xuất chip toàn cầu đã giảm từ 37% năm 1990 xuống 12% vào năm 2020, trong khi thị phần của Trung Quốc đại lục tăng từ 0 lên 15%. Đài Loan và Hàn Quốc mỗi bên chiếm hơn 20%.
Các nhà sản xuất chip hiện đại nhất – được sử dụng trong các bộ phận như “bộ não” của máy tính, điện thoại thông minh hay máy chủ, có Công ty Sản xuất Chất bán dẫn Đài Loan (TSMC) và Công ty Điện tử Samsung, xếp thứ 3 là Intel. Chip nhớ chủ yếu được sản xuất tại Mỹ, mang thương hiệu Châu Mỹ hoặc Châu Á. Các chip tương tự ở cấp thấp hơn – được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng và công nghiệp, được sản xuất trên khắp thế giới.
Hoạt động sản xuất chip chủ yếu tập trung vào 3 “điểm nóng” là Trung Quốc đại lục, Đài Loan và Hàn Quốc. Điều này khiến các nhà lãnh đạo quân sự và chính trị Mỹ lo lắng. Họ lo sợ rằng nếu Trung Quốc thống trị ngành công nghiệp bán dẫn, nền kinh tế và an ninh quốc gia của Mỹ sẽ bị đe dọa.
Since about 2016, US officials have begun to block China’s attempt to acquire leading chip and technology companies. Many Washington leaders were surprised when a Canadian study revealed last year that China’s largest chipmaker, Semiconductor Manufacturing Interntional Corp. (SMIC), has begun production of 7-nanometer chips – complex chips that are said to be beyond their capabilities.
On October 7, the US government imposed unprecedented restrictions on chip-related exports to China. Meanwhile, US officials also hope federal subsidies will help build factories large and modern enough to remain competitive and profitable long into the future.
US Secretary of Commerce Gina Raimondo.
“Chúng tôi đã phải tìm cách tận dụng mọi đòn bẩy để thúc đẩy các doanh nghiệp này phát triển mạnh mẽ hơn nữa”, bà Raimondo cho biết trong một cuộc phỏng vấn. 100 tỷ USD. Chúng tôi phải thuyết phục TSMC hoặc Samsung rằng họ có thể tăng từ 20.000 tấm wafer/tháng lên 100.000 và kiếm được lợi nhuận ở Mỹ.”
Nhưng tham vọng đó đến vào thời điểm nhạy cảm đối với các nhà sản xuất chip, nhiều công ty trong số đó đã chứng kiến nhu cầu về thiết bị điện tử giảm mạnh. Intel đang phải cắt giảm chi tiêu vốn, TSMC gần đây cũng cho biết nhu cầu yếu có thể khiến hãng phải cắt giảm chi tiêu vốn trong năm nay.
Để đáp ứng nhu cầu đầu tư của các công ty chip, Raimondo đã tiếp cận các nhà đầu tư cơ sở hạ tầng tư nhân với các dự án này, tương tự như khoản đầu tư của Brookfield Asset Management vào nhà máy Intel ở Arizona. Tháng 11 năm ngoái, cô đã trình bày ý tưởng này trước 700 nhà quản lý tài sản tại một hội nghị đầu tư ở Ngân hàng Barclays. Cô cũng liên hệ với những khách hàng như Apple để đề nghị mua chip mà các nhà máy này sản xuất.
Mỹ khó có thể lãnh đạo
Những nỗ lực đó dường như đã được đền đáp. Vào tháng 12, TSMC cho biết họ sẽ tăng khoản đầu tư lên 40 tỷ đô la vào các con chip tối tân tại nhà máy Phoenix. Tại một sự kiện cùng tháng này, có sự tham dự của Biden và các quan chức hàng đầu, Giám đốc điều hành Apple Tim Cook và Giám đốc điều hành Advanced Micro Devices Lisa Su cũng cam kết mua một số sản phẩm của TSMC.
Tuy nhiên, TSMC cho biết trong khi công ty rất hào hứng với kế hoạch của mình và sự hỗ trợ từ địa phương, tiểu bang và có thể là liên bang, thì việc xây dựng một cơ sở sản xuất tương tự ở Mỹ vẫn là một thách thức khá lớn. Morris Chang, người sáng lập TSMC, cho biết sự khác biệt có thể lên tới 50%. TSMC cũng cho biết họ cũng đã gửi hơn 600 kỹ sư Mỹ đến Đài Loan để đào tạo.
Một buổi lễ kỷ niệm việc bắt đầu sản xuất hàng loạt chip 3 nanomet tại một cơ sở của TSMC ở Đài Loan vào ngày 29 tháng 12 (trái). Một bảng mạch được trưng bày tại Macronix International Co. ở Đài Loan (phải).
Và châu Âu cũng có kế hoạch riêng để đẩy mạnh tỷ trọng sản xuất chip trong 10 năm, trong khi chính phủ các nước và vùng lãnh thổ như Trung Quốc, Đài Loan hay các nước châu Á khác cũng đổ tiền vào lĩnh vực này. Ngoài dự án ở Arizona, TSMC cũng đang xây dựng một nhà máy ở Nhật Bản và xem xét các khoản đầu tư tiềm năng ở châu Âu.
Chi phí gia tăng và tình trạng khan hiếm công nhân lành nghề ở Mỹ đã cản trở họ hồi sinh ngành sản xuất điện tử. Mung Chiang, chủ tịch Đại học Purdue ở Indiana, cho biết sinh viên máy tính và kỹ thuật thích thiết kế chip hoặc phần mềm hơn là sản xuất. Hơn nữa, địa điểm trải nghiệm thực tế cũng… thiếu.
Tuy nhiên, phát triển tài năng trong nước mới chỉ là một nửa trận chiến. Mỹ cũng phụ thuộc vào nước ngoài đối với nhiều đầu vào quan trọng cho chất bán dẫn.
Laser in các thiết kế mạch nhỏ trên tấm silicon thường sử dụng khí neon tinh khiết. Tuy nhiên, loại khí hiếm này chủ yếu được nhập khẩu từ Ukraine, Nga và Trung Quốc, khi xung đột Nga-Ukraine xảy ra thì Trung Quốc trở thành nhà cung cấp chính.
Một số nguyên liệu thô khác được sử dụng trong sản xuất chip, chẳng hạn như vonfram, được chuyển đổi thành vonfram hexaflorua và để chế tạo các bộ phận bóng bán dẫn, cũng chủ yếu có nguồn gốc từ Trung Quốc. Để loại bỏ sự ràng buộc giữa ngành công nghiệp chip của Mỹ với Trung Quốc, quá trình toàn cầu hóa trong nhiều thập kỷ phải được gỡ bỏ, điều mà các nhà lãnh đạo ngành cho rằng sẽ không thành hiện thực.
Ngay cả khi Mỹ không thể sở hữu toàn bộ chuỗi cung ứng chất bán dẫn, nước này vẫn có cơ hội xoay chuyển sự thật rằng họ đã mất vị trí dẫn đầu trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như ô tô chở khách, thiết bị đường bộ, sắt, máy công cụ, điện tử tiêu dùng và các tấm pin mặt trời.
Tham khảo WSJ