Chỉ trong vòng 2 năm qua, sự phát triển vũ bão của chất bán dẫn đã khiến nước Mỹ phải nhìn nhận đây sẽ là trung tâm của một nền kinh tế hiện đại, tương tự vị thế dầu mỏ hiện nay.
Trong kỷ nguyên số hóa, các công cụ chạy bằng điện thường đi kèm với chip Bluetooth theo dõi vị trí của chúng. Đồ gia dụng cũng không ngoại lệ với việc gắn thêm chip quản lý sử dụng điện năng. Năm 2021, một chiếc ôtô cỡ trung chứa khoảng 1.200 con chip trị giá 600 USD, con số gấp đôi so với năm 2010.
 |
| Công nghiệp bán dẫn được coi là trọng tâm chính thiết lập địa chính trị của thế giới trong những thập kỷ tới. Ảnh: Reuters. |
Bắt đầu từ những năm 1940, các nhà khoa học, kỹ sư người Mỹ đã phát minh và thương mại hóa chất bán dẫn. Ngày nay, các công ty Mỹ vẫn thống trị các mắt xích sinh lợi nhất trong chuỗi cung ứng chất bán dẫn gồm thiết kế chip, công cụ phần mềm chuyển bản thiết kế thành chất bán dẫn thực tế.
Nỗi sợ của nước Mỹ
Tuy nhiên, khâu chế tạo chất bán dẫn thực tế ngày càng được dịch chuyển sang châu Á. Theo Boston Consulting Group và SIA, thị phần của Mỹ trong sản xuất chip toàn cầu đã giảm từ 37% của năm 1990 xuống chỉ còn 12% vào năm 2020.
Trong khi đó, thị phần của Trung Quốc đã tăng từ khoảng 0 lên 15%. Đài Loan và Hàn Quốc hiện mỗi là các quốc gia, vùng lãnh thổ chiếm hơn 20% thị phần sản xuất chip toàn cầu.
Những con chip mạnh là khi chúng có số lượng bóng bán dẫn cao trên mỗi con chip. Intel từ lâu đã dẫn đầu cuộc đua thu nhỏ kích thước bóng bán dẫn.
Sau đó, TSMC vượt lên dẫn trước trong những năm gần đây và trở thành bộ não của những máy tính, smartphone và máy chủ tiên tiến nhất.
Các chip tương tự cấp thấp hơn, thường chỉ thực hiện một số nhiệm vụ trong các sản phẩm tiêu dùng và công nghiệp, được sản xuất trên khắp thế giới.
Việc tập trung quá nhiều khâu sản xuất chip vào 3 khu vực chính là Trung Quốc, Đài Loan và Hàn Quốc đã khiến các nhà lãnh đạo quân sự và chính trị của nước Mỹ lo lắng.
Dưới góc nhìn của họ, nếu Trung Quốc đạt được sự thống trị trong lĩnh vực chất bán dẫn hàng đầu thì điều đó sẽ đe dọa nền kinh tế và an ninh quốc gia của nước Mỹ.
Mỹ hiểu điều này bởi một đồng minh của họ là Nhật Bản đã suýt làm được điều này khi thống trị ngành sản xuất chất bán dẫn trong một thời gian ngắn vào những năm 1980.
Do đó, vào ngày 7/10/2022, chính phủ Mỹ đã áp đặt các hạn chế lớn chưa từng có đối với hoạt động xuất khẩu liên quan đến chip sang Trung Quốc.
 |
| Nhà máy của TSMC tại bang Arizona là minh chứng cho thấy nỗ lực đưa chip bán dẫn về sản xuất tại Mỹ. Ảnh: TSMC. |
Mỹ từ lâu đã tạo điều kiện cho Trung Quốc phát triển ngành bán dẫn, miễn là Mỹ vẫn duy trì vị trí dẫn đầu. Tuy nhiên với sự bành trướng nhanh chóng, các biện pháp kiểm soát mới còn đi xa hơn nữa nhằm tìm cách giữ chân Trung Quốc.
“Lợi ích an ninh quốc gia của Mỹ đòi hỏi chúng ta hành động dứt khoát để ngăn Trung Quốc tiếp cận các công nghệ tiên tiến”, bà Thea Kendler, Trợ lý Bộ trưởng Thương mại Mỹ phụ trách quản lý xuất khẩu, nói.
Chi tiền để lấy lại khả năng tự cung tự cấp
Ngoài ra, sự phát triển nhanh chóng của Trung Quốc đã làm dấy lên lo ngại rằng đất nước tỷ dân có thể thống trị các lĩnh vực sản xuất chip quan trọng cho mục đích dân sự hoặc quân sự, hay thậm chí là cắt đứt khả năng tiếp cận linh kiện của nước Mỹ.
Mối lo ngại ấy khiến chính phủ và các công ty trên nước Mỹ phải chi hàng tỷ USD nhằm xây dựng ngành sản xuất trong nước và bảo vệ nguồn cung cấp chip bán dẫn.
Trên toàn nước Mỹ, hơn 35 công ty cam kết gần 200 tỷ USD cho các dự án sản xuất liên quan đến chip kể từ mùa xuân năm 2020. Số tiền này được chi ở 16 tiểu bang cho 23 nhà máy sản xuất chip mới, mở rộng quy mô 9 nhà máy và đầu tư từ các công ty cung cấp thiết bị và vật liệu cho ngành.
Theo Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn, các công ty bán dẫn đã đề xuất hơn 40 dự án trên khắp đất nước, trị giá gần 200 tỷ USD và dự kiến tạo ra 40.000 vị trí việc làm mới.
Wall Street Journal nhận định đây thật sự là một vụ đánh cược lớn vào một ngành có tiềm năng mang lại lợi thế cạnh tranh về kinh tế quốc tế cùng chính trị, công nghệ và quân sự của các quốc gia.
 |
| Tổng thống Mỹ Joe Biden tại lễ khởi công cơ sở sản xuất chất bán dẫn mới của Intel. Ảnh: Zuma Press. |
"Những nơi có trữ lượng dầu lớn đã thiết lập trật tự địa chính trị trong 5 thập kỷ qua. Tuy nhiên, vị trí của các nhà máy sản xuất chip trong 5 thập kỷ tới sẽ đóng vai trò then chốt hơn”, Giám đốc điều hành Intel Pat Gelsinger nói.
Khi dầu mỏ trở thành trụ cột của các nền kinh tế công nghiệp vào những năm 1900, Mỹ lập tức nắm bắt cơ hội và trở thành một trong những nhà sản xuất lớn nhất thế giới.
Tuy nhiên, đảm bảo nguồn cung cho chất bán dẫn lại phức tạp hơn. Khác với mọi thùng dầu đều giống nhau, chất bán dẫn có nhiều loại, với rất nhiều mức giá khác nhau và phụ thuộc vào chuỗi cung ứng nhiều lớp trải dài với hàng nghìn đầu vào từ nhiều quốc gia.
Xét trên quy mô kinh tế, Mỹ gần như không thể tự sản xuất tất cả mọi thứ trong ngành công nghiệp bán dẫn.
"Chúng ta đang nói về việc đưa Mỹ trở thành quốc gia dẫn đầu thế giới về sản xuất hàng loạt và tạo ra động lực tự cung tự cấp trong tương lai. Tuy nhiên, nước Mỹ lại không có nhà sản xuất hàng đầu nào. Không còn nghi ngờ gì nữa, đó là một mục tiêu rất tham vọng”, Mike Schmidt - người đứng đầu văn phòng Bộ Thương mại Mỹ nói.
 |
| Tổng thống Mỹ Joe Biden ký đạo luật CHIPS hồi tháng 8 để nâng cao năng lực sản xuất chip trong nước của Mỹ. Ảnh: Reuters. |
Tháng 8/2022, ông Schmidt được giao nhiệm vụ giám sát thực hiện Đạo luật về Chip và Khoa học trị giá gần 53 tỷ USD do đích thân Tổng thống Mỹ Joe Biden ký ban hành.
Đạo luật lưỡng đảng này nhằm tăng cường sức cạnh tranh của Mỹ với Trung Quốc trên thị trường sản xuất chip. Việc này đồng nghĩa với hàng tỷ USD sẽ được đầu tư vào các doanh nghiệp công nghệ nước này.
Nguồn cung thiếu hụt trầm trọng
Cuộc khủng hoảng về chuỗi cung ứng, khiến ngành sản xuất chip thiếu hụt nghiêm trọng là một bài học đắt giá. Theo công ty tư vấn AlixPartners, các nhà sản xuất ôtô đã mất tới 210 tỷ USD doanh thu trong năm 2022 chỉ vì thiếu chip.
Có một thực tế không nhất thiết phải liên quan đến những con chip đắt nhất, việc thiếu chip gây thiệt hại lớn đến những linh kiện rất nhỏ khác.
Theo Giám đốc Điều hành Ford Jim Farley, kể từ đầu năm, công nhân các nhà máy ở Bắc Mỹ mới chỉ làm việc trọn 3 tuần vì tình trạng thiếu chip.
Việc thiếu các con chip đơn giản, bao gồm các bộ phận chỉ có giá 40 cent cho động cơ gạt nước kính chắn gió trong xe bán tải F-150, đã khiến đến 40.000 xe không đạt mục tiêu sản xuất.
Cho đến năm 2014, mỗi chiếc máy điều trị chứng ngưng thở khi ngủ do ResMed, công ty có trụ sở tại San Diego sản xuất chỉ chứa một con chip để xử lý áp suất và độ ẩm không khí.
Sau đó, ResMed bắt đầu đưa chip di động vào các thiết bị để gửi tin nhắn về kiểu ngủ của người dùng tới smartphone và bác sĩ của họ.
Do đó, mức sử dụng thường xuyên của người dùng đã tăng từ hơn một nửa lên khoảng 87% và giảm đáng kể tỷ lệ tử vong. Chỉ một con chip tương đối đơn giản đã có thể giúp cứu sống rất nhiều người.
Tuy nhiên, ResMed sau đó lại không thể có đủ chip di động vì nguồn cung thiếu hụt trong khi nhu cầu mua máy của người dùng ngày càng tăng lên, một phần là do thiết bị của các đối thủ cạnh tranh đã bị thu hồi.
 |
| Các nhà sản xuất ôtô đã mất tới 210 tỷ USD doanh thu trong năm 2022 chỉ vì thiếu chip. Ảnh: Detroit Free Press. |
Một số nhà cung cấp phải hủy đơn, còn bệnh nhân phải đối mặt với sự chờ đợi kéo dài hàng tháng trời. CEO Mick Farrell cho biết ông đã kêu gọi các nhà cung cấp lâu năm ưu tiên cho thiết bị của mình, mặc dù đơn đặt hàng của công ty là tương đối nhỏ.
"Tôi đã yêu cầu họ làm nhiều hơn nữa và hãy ưu tiên cho chúng tôi. Đây là trường hợp giữa sự sống và cái chết. Chúng tôi không chỉ đơn thuần yêu cầu điều gì đó khiến bạn cảm thấy tốt hơn”, Farrell trả lời.
Cần mất nhiều năm để xây dựng các nhà máy sản xuất chip mới. Và kể cả khi đi vào hoạt động, các cơ sở này cũng có thể sẽ không cung cấp được công nghệ sản xuất tiên tiến nhất.
Nhiều công ty có thể khả năng trì hoãn hoặc hủy bỏ dự án nếu không nhận được đủ trợ cấp từ chính phủ. Ngoài ra, các nhà máy phức hợp cũng cần kỹ sư có tay nghề. Không dễ để Mỹ có thể tự mình giải quyết bài toán chuỗi cung ứng chất bán dẫn.
Những nhà khoa học tiên phong
"Những nhà khoa học tiên phong" là một cuốn sách thú vị về lịch sử của những phát minh nổi tiếng. Để có được những đóng góp vĩ đại cho nhân loại, các nhà khoa học nổi tiếng đã làm việc với lòng say mê và tinh thần học hỏi không ngừng.
