Nhật Bản tự chủ xây dựng ngành công nghiệp chất bán dẫn

22:19 30/04/2022

Tháng 6-2020, Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI) đã công bố Chiến lược về chất bán dẫn và ngành công nghiệp kỹ thuật số.

Theo METI, chất bán dẫn dành cho cuộc cách mạng kỹ thuật số không phải như dầu hỏa của thập niên 1970 hoặc động cơ hơi nước trong suốt cuộc cách mạng công nghiệp, mà thay vào đó chúng được mệnh danh là “hạt gạo công nghiệp, thiết yếu và không thể thay thế đối với tất cả các ngành công nghiệp”.

Ví von như thế là một phép ẩn dụ để nói đến sự tồn vong quốc gia: ai cũng cần cơm ăn để sống còn, và tầm nhìn về niềm kiêu hãnh của người Nhật trở thành một trong những nhà sản xuất lúa đạt tiêu chuẩn cao nhất thế giới.

Nhật Bản tự chủ xây dựng ngành công nghiệp chất bán dẫn -0
Quy trình đúc các con chip đạt khuôn khổ 7 nanomet (7 nm) của hãng TSMC (Đài Loan). Ảnh nguồn: Anand Tech

Đe dọa sự tồn tại vị thế công nghiệp Nhật Bản

Theo METI, thị phần của Nhật Bản trên thị trường chất bán dẫn thế giới đã giảm từ mức 50% (năm 1990) xuống còn 10% (hiện nay). Cùng trong 3 thập kỷ đó, thị phần công suất sản xuất chất bán dẫn của Châu Âu cũng trải qua sự sụt giảm tương tự, từ 44% xuống 9%. Mục tiêu của METI là duy trì 10% thị phần còn lại đến năm 2030. Muốn vậy đòi hỏi phải đầu tư lớn đạt mốc 5.000 tỷ Yên (tương đương 38 tỷ Euro), theo báo cáo chiến lược của Chính phủ Nhật Bản. Đó là còn ít hơn so với ngân sách 52 tỷ USD mà Chính phủ Nhật đã thảo luận ở Mỹ. Và chỉ là quá nhỏ so với ngân sách công nghiệp bán dẫn của EU: khối này đã phân bổ 20% trong gói phục hồi trị giá 750 tỷ Euro để chuyển đổi kỹ thuật số (mặc dù chỉ một phần trong số tiền đó dùng để tài trợ cho các công ty sản xuất chất bán dẫn của EU).

Nhưng số tiền của METI mới chỉ là ước tính chưa phải là ngân sách đã phê duyệt. Nhật Bản sẽ điều chỉnh để hoạt động với quy mô tương đương Mỹ và EU. Ở một mức độ nào đó Mỹ đã ép Nhật Bản trong các đợt đàm phán thương mại năm 1986: Hiệp định chất bán dẫn Mỹ - Nhật trong đó áp đặt những đảm bảo chống bán phá giá và cung cấp 20% thị phần cho việc mở cửa thị trường Nhật Bản cho các nhà sản xuất nước ngoài trong lộ trình 5 năm. Tuy vậy cũng phải thừa nhận rằng ngành công nghiệp Nhật Bản đã bỏ lỡ 2 lần chuyển đổi vào cuối thập niên 1980. Họ thất bại trong đầu tư chip logic mà thay vào đó chọn tập trung vào bộ nhớ DRAM, ngay tại thời điểm khi ngành công nghiệp Mỹ đã từ bỏ bộ nhớ để tập trung vào sức mạnh tính toán. Kết quả là, các công ty Nhật phải đối mặt với sự cạnh tranh khốc liệt về chip bộ nhớ với đối thủ Hàn Quốc. 

Nhật Bản cũng đã bỏ lỡ chuyến tàu của sự phân công lao động giữa thiết kế Mạch tích hợp (IC) và sản xuất IC, một sự chuyển đổi bắt nguồn từ Thung lũng Silicon và Đài Loan. California đã chứng kiến đà trỗi dậy của những gã khổng lồ nổi tiếng như Broadcom, Qualcomm và NVIDIA nắm bắt được thượng nguồn của chuỗi giá trị toàn cầu khi họ thiết kế những bộ xử lý mới cho các thiết bị tiêu dùng. Tại Đài Loan, Công ty sản xuất chất bán dẫn Đài Loan (TSMC) đã tạo ra mô hình xưởng đúc hợp đồng vào năm 1987, họ kiên nhẫn xây dựng vị thế lãnh đạo toàn cầu dựa trên sự đổi mới liên tục trong năng lực sản xuất. Mặt khác, Nhật Bản đã thất bại trong việc giữ chân những người khổng lồ hoặc tự sáng tạo ra cái mới.

Nhật Bản tự chủ xây dựng ngành công nghiệp chất bán dẫn -0
Phòng nghiên cứu chất bán dẫn Fab-2 của hãng Toshiba. Ảnh nguồn: SST Semiconductor

Rủi ro chuỗi cung ứng của Nhật Bản

Di sản cuối thập niên 1980 đã là một thách thức khó lật đổ, nhưng Nhật Bản (cũng như EU) có thể yên tâm bởi một thực tế rằng chuỗi giá trị toàn cầu được tổ chức trên nguyên tắc hợp lý của những tác nhân thị trường, đảm bảo quyền truy cập phụ thuộc lẫn nhau. Nhưng đại dịch COVID-19 đã gây ra sự gián đoạn lớn trong chuỗi cung ứng chất bán dẫn toàn cầu, và chiến tranh công nghệ Mỹ - Trung cũng thay đổi đánh giá mối đe dọa của Nhật Bản. Tình trạng thiếu hụt hiện nay đã là một hồi chuông cảnh tỉnh. Ngành công nghiệp xe hơi toàn cầu đã mất trắng 110 tỷ USD vào năm ngoái 2021 do sự thiếu hụt các nguồn cung. Điều này đã ảnh hưởng tới ngành công nghiệp xe hơi khổng lồ của Nhật Bản, ngay cả khi nơi này ổn hơn các nhà chế tạo xe hơi EU nhờ những biện pháp chống chịu được áp dụng sau trận động đất và sóng thần Tohoku năm 2011. Lấy ví dụ như hãng Toyota đã hưởng lợi trọn vẹn từ chính sách dự trữ chip của mình. Ngày hôm nay, sự thiếu hụt đã mở rộng sang nhiều loại sản phẩm hơn trong nền kinh tế kỹ thuật số: điện thoại thông minh (ĐTTM), máy chủ và phần cứng viễn thông.

Đối với Nhật Bản, không phải thiên tai hay khủng hoảng y tế toàn cầu mà cạnh tranh địa chính trị mới là rủi ro mới nhất cần phải giải quyết để tránh mất quyền tiếp cận những mặt hàng thiết yếu đối với nền kinh tế. Trong bối cảnh này, Nhật Bản muốn trở thành một đối tác không thể thiếu trong mối quan hệ phụ thuộc tam giác với Mỹ và EU. Viễn cảnh đi theo phương Tây là một lựa chọn chiến lược. Ba nhà sản xuất chất bán dẫn Châu Á khác cũng đáng lưu tâm. Vấn đề Đài Loan là một đối tác quan trọng. Hàn Quốc là đối thủ cạnh tranh trong phân khúc bộ nhớ, trong khi đó Trung Quốc là mối đe dọa trực tiếp đến sự tồn tại.

Đối với bộ vi xử lý cho ngành công nghiệp ô tô và các xưởng sản xuất thông minh, METI kêu gọi sự đa dạng hóa chuỗi cung ứng nhằm duy trì thị phần cao của Nhật Bản. Cũng như Nhật Bản đang nắm giữ một con bài mạnh mẽ với 50% thị phần trong nhiều hạng mục vật liệu sản xuất chất bán dẫn. Năm 2019, có vẻ như người Nhật đã sẵn sàng chơi bài đó khi họ áp đặt các giới hạn xuất khẩu chất quang điện sang Hàn Quốc.

Tranh luận về xưởng đúc tiên tiến giữa Nhật Và Eu

Chiến lược của METI nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sản xuất nội địa chất bán dẫn logic tiên tiến. Vấn đề xưởng đúc này sẽ rất quen thuộc với các nhà quan sát Châu Âu, những người mà ngay từ năm 2020 đã nảy ra cuộc tranh luận gay gắt trong khối giữa những người muốn một xưởng đúc tiên tiến đặt trên đất Âu vượt khỏi khuôn khổ của quy trình sản xuất chỉ 7 nanomet (nm); và những người không muốn điều đó. Tại Dresden (Đức) đang tồn tại quy trình sản xuất chip đạt 22 nm. Quy trình đúc tiên tiến nhất của Nhật Bản là 40 nm. Chẳng bao lâu cạnh cắt sẽ là 02 nm – đó là điều mà Đài Loan “bật đèn xanh” cho việc xây dựng một xưởng đúc chip mới toanh của TSMC đặt ở Tân Trúc. Bởi vì thị trường cho các bộ xử lý logic tiên tiến nhất về cơ bản là các thiết bị kỹ thuật số tối tân trên thị trường, chẳng hạn như iPhone, nên nhiều tay chơi công nghiệp ở EU cho rằng việc chi ngân sách cho một cỗ máy tiên tiến sẽ là lãng phí của công. 

Lập luận của họ đã rơi vào tai của người đứng đầu xưởng đúc tiên tiến nhất ở Dresden, khi ông này tuyên bố: “Chúng tôi tin rằng hành lang công nghệ Dresden từ 55 xuống 22/12 nm sẽ cung cấp giải pháp cho 90% chip, mà ngành công nghiệp EU sẽ cần nó sau thời điểm năm 2035. Chúng tôi có các giải pháp đã sẵn sàng hoặc đang chuẩn bị sẽ cần cho 15 năm tới”. Một câu hỏi có 2 khía cạnh riêng biệt: Thứ nhất, duy trì tiếp cận ổn định cho ô tô EU và Nhật Bản và những người tiêu dùng công nghiệp sáng tạo khác về chất bán dẫn, khi nhu cầu tăng đột biến hoặc khi nguồn cung bị gián đoạn ở nước ngoài. Vì vậy mà việc vượt ngưỡng chuẩn 7 nm là không cần thiết, tuy nhiên việc có các thiết bị nội địa tân tiến hơn sẽ giảm bớt áp lực phụ thuộc cho các nhà thiết kế khi họ tìm kiếm hiệu suất cao hơn cho những sản phẩm của mình. Thứ hai, bối cảnh công nghiệp sẽ như thế nào trong 20 năm tới? Trong vòng 5 năm tới, việc sản xuất chip logic dùng quy trình 7 nm sẽ tập trung ở Hàn Quốc, Mỹ và Đài Loan.

Nhật Bản tự chủ xây dựng ngành công nghiệp chất bán dẫn -0
Công nhân của hãng công nghệ An Oki (Tokyo) đang tiến hành một xét nghiệm X-quang trên một chất bán dẫn vào ngày 18 tháng 8 năm 2021. Ảnh nguồn: Kyodo News

Trung Quốc sẽ tiếp tục đối mặt với những nút thắt công nghệ do những giới hạn chuyển giao công nghệ, nhưng họ sẽ dùng sức mạnh để vượt qua các rào cản. Sẽ có nhiều công ty thiết kế mạch tích hợp ở Nhật Bản và EU cần sản xuất theo quy trình tiên tiến. Họ có thể mua chip từ TSMC bao gồm quy chuẩn mới 5 nm ở tiểu bang Arizona (Mỹ). Samsung và Intel cũng cung cấp những lựa chọn tương tự. Nhưng rủi ro của sự gián đoạn nguồn cung vẫn tồn tại đặc biệt trong tình hình khi nhu cầu toàn cầu có thể vượt quá khả năng của các trung tâm cung cấp chip. Điều này đặt EU và Nhật chung tình thế tiến thoái lưỡng nan. Liệu họ có nên tài trợ cho TSMC hoặc Intel để xây một trung tâm tiên tiến đặt giả định rằng một thị trường toàn cầu tồn tại những sản phẩm như vậy, thậm chí nếu các thị trường Nhật và EU hiện quá nhỏ để có thể hấp sản xuất? Trả lời cho câu hỏi này thì cần phải xác định vị trí tương lai của EU và Nhật Bản trong chuỗi cung ứng chất bán dẫn toàn cầu.

Nhật Bản đã đặt ra lộ trình hợp tác dài hạn với TSMC bắt đầu từ tương đối nhỏ, trong khi đó EU đang cân nhắc những lựa chọn và có thể vẫn ưu tiên thiết thế vi mạch logic tiên tiến hơn là sản xuất với tư cách của người nhận tài trợ công.

Đầu năm 2021, TSMC loan tin đã đầu tư một trung tâm R&D mới ở Tsukuba (gần thủ đô Tokyo). Cơ sở này sẽ mang khoảng 20 công ty và cơ quan R&D hàng đầu Nhật Bản là Viện Công nghệ và khoa học công nghiệp tiên tiến quốc gia (AIST) làm việc tích hợp chiều dọc trong sản xuất tiên tiến. Có vẻ như TSMC đã muốn xây dựng xưởng đúc đầu tiên ở Nhật Bản. Ông Mark Liu, Chủ tịch TSMC xác nhận rằng Hãng đang trong quá trình thẩm định để có một chi nhánh công nghệ đặc biệt ở Nhật Bản. Gần đây, báo Nikkei Asia tuyên bố rằng chi nhánh kia sẽ đi vào hoạt động trong năm 2023 bằng cách dùng công nghệ 28 nm để sản xuất những cảm biến hình ảnh cho hãng Sony.

Nguyễn Thanh Hải (Tổng hợp)
.
.