Thứ Ba ngày 09 tháng 8 năm 2022

Khủng hoảng chip trong ngành công nghệ

Trong thời gian gần đây, ngày càng có thêm nhiều smartphone mới phải lâm vào tình trạng “sống chậm”. Thời gian từ khi ra mắt toàn cầu tới lúc mở bán tại các nước kéo dài bất thường, thậm chí bị lỡ cả những thời điểm vàng trong phát hành sản phẩm mới. Ngoài ra, nhiều dòng sản phẩm, thường là từ cận cao cấp trở lên, không thể mở bán đồng loạt toàn cầu mà lần lượt từng thị trường, với số lượng có hạn.

Tình trạng này là hệ quả của cuộc khủng hoảng chíp bán dẫn toàn cầu, cũng như tình hình đứt gãy chuỗi cung ứng. Một lần nữa, tình hình này cho thấy sự bất lợi khi ngành công nghệ thế giới quá phụ thuộc vào Trung Quốc – đại công xưởng và đầu mối của chuỗi cung ứng toàn cầu.

Con chíp di động tiến trình 4nm nhỏ xíu xiu nhưng có sức mạnh xử lý khủng. (Nguồn: Internet. Thanks.)

Chíp bán dẫn là thành phần chủ chốt của các thiết bị điện tử. Ngoài vi xử lý được ví như con tim và khối óc của thiết bị, vô số con chíp khác được sử dụng cho các chức năng điều khiển và bộ nhớ trong các thiết bị hiện đại, từ điện thoại thông minh, máy vi tính, đến xe ô-tô và nhiều sản phẩm công nghệ khác.

Ngoại trừ một số ít hãng lớn có nguồn lực tài chính đã nhanh tay tranh thủ “gom hàng” mua được số lượng lớn chíp và linh kiện dự trữ. Còn thì phần lớn các hãng bị khốn đốn vì khan hiếm linh kiện. Chíp và các linh kiện bị thiếu hụt bởi cả khâu sản xuất lẫn nguồn vật liệu. Trước nay, Trung Quốc vẫn là một đại công xưởng lớn nhất thế giới gia công, sản xuất cho vô số hãng trên toàn cầu. Không chỉ có thế mạnh về xưởng sản xuất mà nước này còn là nguồn chính cho chuỗi cung ứng nguyên vật liệu toàn cầu. Vì thế, kể từ khi đại dịch COVID-19 được công bố ở Trung Quốc vào cuối năm 2019, nước này cho tới nay vẫn lâm vào tình trạng đình trệ sản xuất do nhiều địa phương liên tục bị phong tỏa vì dịch bệnh (Trung Quốc hiện vẫn kiên trì với chính sách “zero-COVID”, hễ phát hiện ca nhiễm là cách ly, phong tỏa).

Tình hình càng thêm tệ hại hơn khi nổ ra cuộc chiến tranh giữa Nga và Ukraine từ hạ tuần tháng 2-2022. Trong khi Trung Quốc hiện là nguồn cung ứng đất hiếm – một vật liệu quan trọng để sản xuất máy tính, smartphone,… – lớn nhất thế giới, Nga cũng đóng vai trò lớn trong nguồn đất hiếm này. (Hồi tháng 4-2021, công ty khai thác mỏ Polymetal của Nga đã tiết lộ về việc phát hiện một mỏ niobi và đất hiếm Tomtor ở Cộng hòa Yakutia thuộc vùng Viễn Đông của Nga có thể là một trong ba mỏ tài nguyên quý có trữ lượng lớn bậc nhất thế giới). Hai nguyên liệu quan trọng để sản xuất chíp bán dẫn là kim loại hiếm palladium và khí neon cũng có nguồn cung cấp lớn nhất là từ Nga và Ukraina. Khí neon được sử dụng trong laser giúp thiết kế chất bán dẫn. Trong khi đó, palladium được sử dụng trong các chip cảm biến, một số loại bộ nhớ máy tính. (Theo công ty nghiên cứu thị trường Techcet, Nga và Ukraine sản xuất từ ​​40% đến 50% đèn neon bán dẫn thế giới. Khoảng 37% sản lượng palladium trên thế giới đến từ các mỏ của Nga). Trong khi Ukraina chìm trong chiến tranh thì Nga bị phương Tây cấm vận kinh tế do đưa quân tấn công Ukraina. Vậy là nguồn cung ứng các nguyên liệu quan trọng để sản xuất chíp bán dẫn đã bị đứt gãy. Đã có những dự đoán rằng cuộc chiến tranh Nga – Ukraina có thể phải kéo dài tới vài ba năm nữa.

Bên trong nhà máy sản xuất chíp bán dẫn. (Nguồn: Internet. Thanks.)

Hiện nay trên thế giới có 2 nhà sản xuất chíp bán dẫn lớn nhất là TSMC (Đài Loan) và Samsung Electronic (Hàn Quốc). TSMC là hãng sản xuất chíp theo hợp đồng lớn nhất thế giới. Hầu hết các công ty bán dẫn fabless (chỉ thiết kế chíp mà không có nhà máy riêng) hàng đầu như AMD, Apple, Qualcomm, ARM, Broadcom, Marvell, MediaTek, and NVIDIA,… là khách hàng của TSMC. Thậm chí một số hãng có nhà máy chíp riêng như Intel, NXP, STMicroelectronics, Texas Instruments,… cũng đặt gia công một số sản phẩm tại TSMC.

Nếu như trong năm 2020 và nửa đầu 2021, lượng đơn đặt hàng chíp bán dẫn của các nhà sản xuất thiết bị giảm mạnh do tình hình đại dịch; từ nửa cuối 2021 đến nay, nhờ dịch bệnh đã cơ bản được kiểm soát hiệu quả và kinh tế – xã hội dần hồi phục, các nhà sản xuất chíp bán dẫn đang bị quá tải vì lượng đơn hàng tăng vọt.

Bản thân nhà máy TSMC cũng đã trải qua những thăng trầm. Hồi giữa năm 2021, nguồn cung cấp nước và điện của Đài Loan bị gián đoạn do đợt hạn hán ở hòn đảo này tồi tệ nhất trong hơn 5 thập kỷ qua, cũng như đã có hai đợt mất điện trên diện rộng xảy ra trong vòng 5 ngày trời. Tuy không bị ảnh hưởng bởi sự cố mất điện, nhưng TSMC đã bị tình trạng sụt giảm điện áp, ảnh hưởng đến việc sản xuất chíp. Tình hình đại dịch ở Đài Loan cũng có những phen nóng bỏng gây ngưng trệ hoạt động sản xuất – kinh doanh. Rồi tình hình thiếu hụt nguồn cung ứng vật liệu sản xuất. Trong khi đó, lượng đơn hàng hiện nay ở TSMC lại quá lớn, khiến hãng lâm vào tình trạng quá tải.

Các thương hiệu smartphone – ngay cả những ông lớn trong ngành – đã phải đa dạng hóa nguồn chíp trên sản phẩm của mình. Như Samsung, nhà sản xuất smartphone số 1 thế giới, ngoài 2 dòng chíp xử lý di động truyền thống là Samsung Exynos và Qualcomm Snapdragon, từ năm 2022 đã mở rộng thêm chíp của hãng MediaTek. Trước đó, vào tháng 11-2021, Samsung cũng đã đưa ra smartphone Galaxy A03 Core chạy chipset 28nm của UNISOC; rồi tới tháng 12-2021 có thêm tablet Galaxy Tab A8 10.5 (2021) chạy chíp UNISOC Tiger T618 (12nm).

Để không bị lệ thuộc vào nguồn chíp di động truyền thống từ Qualcomm và MediaTek, ngày càng có thêm nhiều hãng di động sử dụng cả những con chíp từ những thương hiệu lạ hoắc, nhất là cho các dòng sản phẩm cấp thấp. Chẳng hạn, hồi thượng tuần tháng 6-2022, chiếc POCO C40 thuộc phân khúc đại trà đã ra mắt thị trường Việt Nam với bộ xử lý JR510 (11nm) của JLQ Technology, một hãng bán dẫn ở Thượng Hải (Trung Quốc). Chipset JR510 được giới thiệu là có hiệu năng tương đương SoC phổ thông MediaTek Helio G35 và Qualcomm Snapdragon 450. Nhưng dù sao, đó cũng chỉ là lời giới thiệu.

Cũng trong cuộc khủng hoảng chíp bán dẫn mà các dòng chíp xử lý của UNISOC, một hãng bán dẫn khác ở Thượng Hải, được ngày càng nhiều thương hiệu di động trang bị cho thiết bị mới của mình.  

Như vậy, để tự cứu lấy mình và góp phần làm giảm nhẹ cuộc khủng hoảng chíp bán dẫn, các công ty đang phải tiến hành những biện pháp giải cứu. Các thương hiệu thiết bị mở rộng danh mục các dòng chíp và tận dụng triệt để các dòng chíp thế hệ trước đang còn tồn kho. Các hãng gia công chíp nỗ lực tăng sản lượng chíp lên cao hơn.

Bên trong nhà máy sản xuất chíp bán dẫn. (Nguồn: Internet. Thanks.)

Trong những năm qua, 2 nhà gia công chíp lớn thứ nhất và thứ nhì thế giới không chỉ cạnh tranh thu hút khách hàng mà còn phải tranh nhau mua thiết bị, máy móc sản xuất chíp từ Nhật Bản và Châu Âu. Để tăng sản lượng cũng như có thể sản xuất các dòng chíp với tiến trình mới, họ cần có thêm những dây chuyền sản xuất.

Đặc biệt là cuộc chiến tranh nhau mua máy quang khắc EUV của hãng ASML (Hà Lan). Không chỉ là nhà cung cấp máy quang khắc và các thiết bị sản xuất chíp bán dẫn lớn nhất thế giới, ASML – liên doanh giữa hãng điện tử Philips và hãng chíp ASM International – còn là hãng duy nhất có thể làm chủ công nghệ in litho siêu cực tím EUV thế hệ mới cho phép in được các bóng bán dẫn với kích thước cực nhỏ. In litho chính là quá trình khắc các pattern (bản mạch) của chíp lên tấm wafer silicon. Vì thế các nhà sản xuất chíp bán dẫn trên thế giới, trong đó có các ông lớn Intel, TSMC, Samsung,… đều phải mua máy móc từ ASML để chế tạo các chíp bán dẫn sử dụng trong điện thoại, máy tính, ô-tô,… Mỗi cỗ máy quang khắc EUV có giá trên 100 triệu euro. Với khả năng chỉ có thể sản xuất mỗi năm 35-40 cỗ máy EUV,  ASML hiện đang lâm vào tình cảnh quá tải, không kịp sản xuất trước các đơn hàng quá lớn, đành phải thương thảo với khách hàng tận dụng các máy sản xuất trước đó đang có sẵn trong kho.

Họ cũng phải giành nhau mua các máy móc khác như công cụ vẽ hình bảng mạch lên mặt nạ sau đó được in lên trên tấm wafer tạo thành con chíp bán dẫn. Công nghệ vẽ mẫu mặt nạ bằng chùm tia điện tử với công suất tới 240.000 chùm tia dày đặc tạo ra mặt nạ cực mịn với thời gian rất nhanh giúp bảo đảm chất lượng và tăng năng suất sản xuất chíp. Đi kèm theo là hệ thống APMI (Actinic Pattern Mask Inspection) giúp kiểm tra mặt nạ trước và sau khi đưa vào dây chuyền, dò tìm lỗi khi đúc chíp. Đây là những thành phần quan trọng bổ sung cho máy EUV, nhất là khi sản xuất các chíp bán dẫn có tiến trình ngày càng nhỏ hơn, từ 5nm trở xuống. Ngặt nỗi, cũng như với máy quang khắc EUV, chỉ có một vài hãng có thể sản xuất được hệ thống vẽ và kiểm tra mẫu mặt nạ. Trong đó, Lasertec (Nhật Bản) là hãng duy nhất trên thế giới sản xuất được hệ thống AMPI. Còn IMS Nanofabrication (Áo) là hãng duy nhất sản xuất công cụ vẽ mẫu mặt nạ.

Cũng chính từ cuộc khủng hoảng chíp và nguồn cung ứng này như giọt nước tràn ly và cú hích khiến các ông lớn công nghệ manh tay tập trung đầu tư cho chiến lược thoát khỏi cái vòng kim cô bị lệ thuộc vào Châu Á, cụ thể là đại lục Trung Quốc và đảo Đài Loan. Ngày 15-3-2022, Intel đã công bố kế hoạch xây nhà máy chíp trị giá 19 tỷ USD tại Magdeburg (Đức), được coi là mở đầu cho tham vọng của liên minh Mỹ và Châu Âu với dự định chi 100 tỷ USD để mở các nhà máy chip ở ngoài Châu Á. Trước đó một tháng, Intel cũng cho biết sẽ đầu tư ít nhất 20 tỷ USD vào cơ sở chip mới tại New Albany (bang Ohio, Mỹ). Các nỗ lực tăng sản lượng chíp và linh kiện này cũng để đưa thế giới sớm thoát khỏi cơn khát bán dẫn toàn cầu.

Tối 13-6-2022, chúng tôi đã có cuộc trò chuyện với ông Nguyễn Quốc Đăng, Tổng Giám đốc Bkav Hardware Service (BHS), một công ty mới được Tập đoàn công nghệ Bkav thành lập hồi tháng 5-2022 có chức năng cung cấp dịch vụ nghiên cứu, phát triển và sản xuất sản phẩm điện tử. Ông cho biết các hãng sản xuất các thiết bị điện tử có dùng chíp bán dẫn đang gặp nhiều khó khăn trong khâu cung ứng vật tư, linh kiện. Do không thể đầu tư vốn quá lớn để mua gom linh kiện như một số ông lớn đã làm, Bkav chọn giải pháp phù hợp là mở rộng quan hệ đối tác chiến lược với các hãng sản xuất linh kiện, cũng như linh hoạt hơn về các dòng linh kiện sử dụng. Ông Đăng cho biết dự đoán của ngành là tình trạng khủng hoảng chíp bán dẫn và linh  kiện điện tử có thể kéo dài vài ba năm nữa.

Người dùng công nghệ tất nhiên là những “nạn nhân đầu cuối” của cuộc khủng hoảng chíp bán dẫn và chuỗi cung ứng toàn cầu. Họ đành phải chấp nhận những thiết bị thế hệ mới nhưng có những con chip không ưng ý. Mặc dù các hãng di động đang “bù lỗ” cho người dùng bằng cách tăng cường các trải nghiệm người dùng, nhưng rõ ràng việc phải “linh hoạt” về chíp và linh kiện gây ảnh hưởng không nhỏ tới hiệu suất thật sự của thiếtbị.

  • Bản in trên báo Người Lao Động Chủ nhật 19-6-2022 và báo NLĐ Online.

PHẠM HỒNG PHƯỚC