Con chip, cuộc sinh - tử trong khủng hoảng thế giới - Kỳ 2: Xương sống kỷ nguyên điện tử

Chia sẻ Facebook

Hàn Quốc, Mỹ và Đài Loan là những quốc gia, vùng lãnh thổ đang dẫn đầu ngành công nghiệp bán dẫn - Ảnh: DHL

Khởi đầu kỷ nguyên điện tử

Ngày 5-8, Hãng tin Bloomberg đưa tin tăng trưởng doanh số bán chip thế giới đã giảm tốc trong sáu tháng liên tiếp - dấu hiệu nền kinh tế toàn cầu đang căng thẳng dưới sức nặng của lãi suất tăng và rủi ro địa chính trị gia tăng.

Chất bán dẫn dùng làm nền tảng cho máy tính và các thiết bị điện tử khác. Nó có đặc tính nằm giữa chất dẫn điện và chất không thể dẫn điện. Điều này giúp nó trở thành phương tiện lý tưởng để kiểm soát dòng điện và các thiết bị điện hằng ngày. Chất bán dẫn được dùng trong chip điện tử, chế tạo linh kiện điện thoại, máy tính, xe, máy bay... Hiện nay, chất bán dẫn phổ biến nhất là silicon vì giá thành rẻ và dễ tinh chế.

Chuỗi giá trị bán dẫn toàn cầu hiện bao gồm khoảng 300 linh kiện đầu vào khác nhau, do hàng chục quốc gia cung cấp. Song có thể nói Mỹ và Nhật Bản là hai quốc gia tiên phong, khơi mào cho ngành công nghiệp trọng yếu này.

Theo trang của Hãng Hitachi Hightech, lịch sử của chất bán dẫn bắt đầu từ lúc bộ chỉnh lưu, thiết bị chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, ra đời vào năm 1874. Sự ra đời của bóng bán dẫn tiếp điểm vào năm 1947, trở thành bàn đạp cho ngành công nghiệp bán dẫn tăng tốc phát triển.

Năm 1957, ngành công nghiệp này đã vượt quá quy mô 100 triệu USD. Hai năm sau đó, mạch tích hợp lưỡng cực (IC) ra đời và đánh dấu buổi bình minh của kỷ nguyên vi mạch. Với kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ, vi mạch được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại thiết bị điện. IC xuất hiện trong sản phẩm máy tính bỏ túi của Hãng Texas Instruments vào năm 1967. Tiếp đó, các nhà sản xuất thiết bị điện tử ở Nhật Bản lần lượt tung ra các sản phẩm máy tính bỏ túi của riêng mình. Thời kỳ này thường được nhớ tới là một "cuộc chiến máy tính" khốc liệt, kéo dài cho đến cuối những năm 1970. Khi phát triển theo hướng hiệu suất cao và nhiều chức năng hơn, lĩnh vực ứng dụng của IC cũng ngày càng mở rộng.

Theo Hãng điện tử Tokyo Electron Limited (TEL), sự phát triển của chất bán dẫn có bước ngoặt tiếp theo vào năm 1971, lúc Tập đoàn công nghệ Intel cho ra đời Intel 4004 - bộ vi xử lý chip đơn đầu tiên trên thế giới.

Tròn 2 thập niên sau, chất bán dẫn tiếp tục được cải tiến nhờ sự tiến bộ trong công nghệ nano. Nhà phát minh Sumio Iijima của Nhật Bản đã chế tạo ra ống nano carbon vào năm 1991. Sản phẩm này có nhiều đặc tính tuyệt vời, bao gồm tải được mật độ dòng điện lớn hơn 1.000 lần và khả năng dẫn nhiệt ở nhiệt độ phòng tốt hơn 10 lần so với ống đồng. Điều đó làm cho ống nano carbon trở thành một sản phẩm kế thừa đầy hứa hẹn cho silicon khi quy mô ngành bán dẫn tiếp tục mở rộng.

Chất bán dẫn được dùng trong chip điện tử, chế tạo linh kiện điện thoại, máy tính, xe, máy bay và nhiều sản phẩm công nghệ khác - Ảnh: Global Electronic services

Kẻ được, người mất

Theo Công ty dữ liệu Statista, ba tập đoàn công nghệ dẫn đầu doanh số chất bán dẫn của thế giới lần lượt là Samsung (Hàn Quốc), Intel (Mỹ) và TSMC (Đài Loan). Trong khi Samsung thu về 83,09 tỉ USD doanh thu chất bán dẫn trong năm 2021, Intel thu 75,55 tỉ USD và TSMC thu 56,63 tỉ USD. Nhóm 10 doanh nghiệp hàng đầu thế giới về doanh số chất bán dẫn đều thuộc về Hàn Quốc, Mỹ và Đài Loan. Thế nhưng, Nhật Bản - quốc gia từng cùng Mỹ đặt nền tảng phát triển cho ngành - chỉ có một doanh nghiệp góp mặt ở vị trí thứ 15 là Kioxia (doanh số 12,13 tỉ USD).

Theo báo New York Times, Nhật Bản đã từng sản xuất hơn một nửa nguồn chất bán dẫn của thế giới, giúp các sản phẩm nổi bật một thời như máy tính Toshiba và bảng điều khiển Nintendo chào đời. Song thị phần của nước này đã giảm xuống còn khoảng 10% do toàn cầu hóa thúc đẩy các công ty ở các quốc gia giàu có ký hợp đồng sản xuất chip ở nước ngoài.

Toàn cầu hóa đã tạo cơ hội cho những doanh nghiệp như TSMC phát triển. Những doanh nghiệp này chuyên sản xuất chip theo đơn đặt hàng và nhận được sự hỗ trợ dồi dào của chính quyền. Họ đã tích lũy đủ khách hàng để đạt được quy mô kinh tế, khiến ngay cả các công ty Nhật cũng từ bỏ việc tự sản xuất chip vì không hiệu quả bằng.

Tuy nhiên, Nhật Bản vẫn dẫn đầu thị trường về một số sản phẩm thiết yếu cho sản xuất chất bán dẫn bao gồm hóa chất đặc biệt và tấm silicon. Nước này cũng gần như độc quyền đối với một số công cụ chuyên môn hóa cao được sử dụng trong quá trình sản xuất.

Song giới chuyên gia đánh giá Nhật Bản thiếu chuyên môn để tạo ra những con chip tiên tiến, hiện chỉ được sản xuất ở Đài Loan và Hàn Quốc. Biến động địa chính trị về chuỗi cung ứng đã thay đổi, đi kèm nhiều yếu tố kinh tế khác đã khiến thị phần chip của Nhật Bản bị thu hẹp đáng kể.

Bên cạnh đó, Trung Quốc đang mở rộng thị phần sản xuất chip và ngày càng thể hiện lập trường cứng rắn đối với Đài Loan. Giới quan sát lo ngại điều này làm tăng nguy cơ gián đoạn dòng sản xuất chip ở một trong những trung tâm của ngành.

Chỉ báo sức khỏe kinh tế toàn cầu

Từ đầu tháng 8, Hiệp hội Công nghiệp chất bán dẫn công bố doanh số chất bán dẫn toàn cầu tăng 13,3% trong tháng 6 so với một năm trước đó nhưng thấp hơn so với mức tăng 18% trong tháng 5. Hiệp hội này đại diện cho 99% ngành công nghiệp chip của Mỹ và gần 2/3 các công ty chip không phải của Mỹ.

Trong những thập niên gần đây, mức trung bình dao động về doanh số bán chip trong mỗi ba tháng có tương quan đáng kể với hiệu suất của nền kinh tế toàn cầu. Tín hiệu báo động từ ngành bán dẫn xuất hiện trong bối cảnh lo ngại về suy thoái kinh tế toàn cầu đã khiến các nhà sản xuất chip như Samsung Electronics phải cân nhắc các kế hoạch đầu tư trở lại.

Chất bán dẫn đang ngày càng quan trọng hơn khi sự phụ thuộc vào các sản phẩm và dịch vụ kỹ thuật số ngày một tăng. Đại dịch COVID-19 bùng phát càng đặc biệt làm đậm vai trò của loại vật liệu này bởi rất nhiều công việc và hoạt động học tập được thực hiện từ xa, thông qua máy móc và thiết bị điện tử.

Thế nhưng, doanh số bán chip đã bắt đầu hạ nhiệt trong bối cảnh các ngân hàng trung ương bắt đầu đua nhau tăng lãi suất để chống lại lạm phát gia tăng. Cuộc chiến của Nga với Ukraine và dịch COVID-19 kéo dài ở Trung Quốc đã khiến viễn cảnh tăng trưởng kinh tế của thế giới đảo ngược nhanh chóng.

Công cụ theo dõi dữ liệu của Bloomberg Economics báo động triển vọng của nền kinh tế thế giới xấu đi nhanh chóng trong năm nay, với biểu hiện đáng chú ý là doanh số bán chip bắt đầu chậm lại. Điển hình là dữ liệu thương mại từ Hàn Quốc - nhà sản xuất chip nhớ lớn nhất thế giới. Tăng trưởng xuất khẩu chip của quốc gia này giảm từ 10,7% trong tháng 6 còn 2,1% trong tháng 7, giảm tốc 4 tháng liên tiếp.

Tình huống tương tự cũng diễn ra tại Đài Loan, một địa điểm đóng vai trò quan trọng không kém trong chuỗi cung ứng hàng điện tử. Dữ liệu mới nhất cho thấy hoạt động sản xuất của hòn đảo này giảm đáng kể trong tháng 6 và tháng 7, với các đơn đặt hàng xuất khẩu mới giảm mạnh kỷ lục.

Nguyên nhân khiến hai "ông lớn" của ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu một phần xuất phát từ nền kinh tế Trung Quốc đang tăng trưởng chậm lại. Hoạt động nhà máy của Trung Quốc bất ngờ giảm mạnh vào tháng 7 và doanh số bán bất động sản tiếp tục lao dốc. Tổng sản phẩm quốc nội (GDP) của Mỹ giảm trong hai quý liên tiếp, đi kèm hoạt động nhà máy sụt giảm trong tháng 6 tại châu Âu, càng khiến triển vọng tăng trưởng của thế giới trở nên ảm đạm.

Bước sang thiên niên kỷ mới, vật liệu graphene (một tấm nguyên tử carbon) bắt đầu thu hút sự chú ý của ngành như một vật liệu bán dẫn hiệu suất cao, nhiều khả năng thay thế silicon một ngày nào đó. Graphene được kỳ vọng sẽ cho phép con người sản xuất pin mặt trời hiệu quả cao, bảng điều khiển cảm ứng cực nhạy và nhiều ứng dụng hữu ích khác.

Trong 2 năm qua, Mỹ, Trung Quốc và các nước châu Âu đều đã tăng tốc trong cuộc đua củng cố năng lực tự chủ sản xuất chip.

>> Kỳ tới: Công nghiệp bán dẫn và cuộc đua giữa 3 châu

Con chip, như kiểu nói phổ thông hay khoa học hơn là chất bán dẫn, đang không thể thiếu trong mọi thứ cuộc sống, từ đồ gia dụng nhà bếp đến xe cộ, máy bay, thiết bị y tế, điện thoại, máy tính...

Chia sẻ Facebook