Khủng hoảng ngành chip bán dẫn

Điểm nhấn chính:

- Covid-19 đã gây ra tình trạng thiếu hụt nguồn cung chip bán dẫn trên khắp toàn cầu.

- Nhu cầu làm đẩy nhanh sự phát triển của ngành chip bán dẫn. Thị trường bán dẫn toàn cầu dự kiến đạt khoảng 736.40 tỷ USD vào năm 2027.

Khủng hoảng ngành chip bán dẫn: Cơ hội nào cho Việt Nam  

Tình trạng thiếu hụt nguồn cung chip bán dẫn toàn cầu đột ngột diễn ra đầu năm 2020 do ảnh hưởng từ đại dịch COVID-19. Vấn đề này tiếp diễn và kéo dài liên tục trong ba năm, tác động tiêu cực đến các ngành khác như điện tử tiêu dùng và trí tuệ nhân tạo. Hầu như tất cả các thiết bị điện tử hiện nay hoạt động dựa trên thiết bị bán dẫn, hay còn được biết đến là các vi chip. Ngoài ra, các thiết bị cần tính toán hay xử lý thông tin như điện thoại thông minh, máy vi tính hay ngay cả các thiết bị gia dụng thường ngày cũng chứa một con chip bên trong.

Rủi ro tiềm ẩn có thể dẫn tới khủng hoảng ngành lần thứ hai?

Giống như nhiều thứ khác, tình trạng thiếu hụt nguồn cung chip là kết quả của cầu cao hơn cung đối với mạch tích hợp. Ngay cả trước khi xảy ra đại dịch, chuỗi cung ứng chất bán dẫn đã có những dấu hiệu không ổn định do một loạt các sự kiện, bao gồm chiến tranh thương mại giữa Hoa Kỳ và Trung Quốc, Nhật Bản và Hàn Quốc, tác động đến giá cả và phân phối hàng hóa. Ngoài ra, các thảm họa thiên nhiên, chẳng hạn như hạn hán ở Đài Loan và ba vụ cháy nhà máy ở Nhật Bản trong giai đoạn 2019-2021, đã góp phần gây ra tình trạng thiếu hụt nguyên liệu thô.

Khi ngành công nghiệp ô tô, một ngành có nhu cầu về chip bán dẫn lớn, bắt đầu cắt giảm đơn đặt hàng chip vào năm 2020, ngành công nghiệp bán dẫn bắt đầu chuyển hướng sản xuất để đáp ứng nhu cầu cho các ứng dụng tiêu dùng khác. Tuy nhiên, nhu cầu về ô tô đã tăng trở lại vào nửa cuối năm 2020 khi mọi người bắt đầu tránh sử dụng phương tiện giao thông công cộng.

Điều này làm trầm trọng thêm những thách thức về chênh lệch cung và cầu. Sự gia tăng đột biến của tiền điện tử cũng làm tăng đột ngột nhu cầu về chip bán dẫn sử dụng trong các card đồ họa phục vụ cho việc khai thác tiền điện tử. Hơn nữa, sự tăng tốc nhanh chóng của Internet vạn vật (IoT) là một yếu tố khác và tất cả các biến số kết hợp này đã đưa chất bán dẫn vượt lên trên dầu mỏ để trở thành đầu vào hàng hóa thúc đẩy tăng trưởng chính của thế giới.

Nhưng tới năm ngoái, đã có sự cải thiện đáng kể về nguồn cung chip. Thị trường đã phục hồi vào cuối năm 2023 và có vẻ sẽ tiếp tục phục hồi vào năm 2024. Thị trường bán dẫn toàn cầu được định giá ở mức 610.15 tỷ USD Mỹ vào năm 2023 và dự kiến ​​sẽ đạt khoảng 736.40 tỷ USD Mỹ vào năm 2027, tương ứng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) khoảng 6.30%.

Tuy nhiên vẫn còn đó những rủi ro có thể gây ra tình trạng thiếu chip toàn cầu lần thứ hai. Ví dụ, chỉ báo lớn nhất về tình trạng thiếu chip trong tương lai là những thay đổi về chính sách ở Trung Quốc. Vào tháng 7/2023, Bộ Thương mại nước này đã tuyên bố sẽ thực hiện kiểm soát xuất khẩu đối với các mặt hàng liên quan đến gali và germani "nhằm bảo vệ an ninh và lợi ích quốc gia". Có suy đoán rằng động thái này là để trả đũa lệnh kiểm soát xuất khẩu đối với việc bán chất bán dẫn sang Trung Quốc từ Hoa Kỳ được áp dụng vào tháng 10/2022.

Bên cạnh Hoa Kỳ, Hà Lan và Nhật Bản cũng đã cùng nhau đồng ý áp dụng lệnh kiểm soát xuất khẩu đối với bộ dụng cụ sản xuất chip vào tháng 1/2023. Vương quốc Anh cũng đã chặn phần lớn các đơn xin cấp phép cho các công ty muốn xuất khẩu công nghệ bán dẫn sang Trung Quốc vào năm 2023.

Các lệnh hạn chế của Trung Quốc đã được thực thi vào tháng 8/2023 và theo dữ liệu từ Financial Times, chi phí chi cho khoáng sản đã tăng gần gấp đôi trong năm kể từ đó. Quốc gia này sản xuất 98% nguồn cung gali và 54% germani của thế giới. Và theo Ủy ban Thương mại Quốc tế Hoa Kỳ, "Hoa Kỳ phụ thuộc rất nhiều vào việc nhập khẩu cả hai loại khoáng sản quan trọng này, đặc biệt là từ Trung Quốc, do nước này đóng vai trò chủ đạo là nhà sản xuất và cung cấp chính của cả hai sản phẩm".

Tình hình trở nên nghiệm trọng hơn khi tình trạng thiếu hụt lao động dường như đang trở nên tồi tệ hơn, dự báo cho thấy ngành công nghiệp bán dẫn cần có thêm một triệu công nhân lành nghề vào năm 2030 để đáp ứng nhu cầu trong ngành, theo Deloitte.

Nhìn chung, căng thẳng địa chính trị, hạn chế thương mại và việc các công ty công nghệ đa quốc gia dịch chuyển chuỗi cung ứng ra khỏi Trung Quốc tiếp tục gây ra rủi ro nghiêm trọng cho nguồn cung chip bán dẫn.  

Xu hướng ngành trong tương lai

Máy tính lượng từ

Công nghiệp bán dẫn từ năm 1965 đã phát triển theo sự quan sát của Định luật Moore. Định luật Moore thực chất là sự quan sát và suy đoán của Gordon Moore - đồng sáng lập hãng công nghệ Intel. Định luật Moore cho rằng số lượng bóng bán dẫn sẽ tăng xấp xỉ gấp đôi và giá sẽ giảm theo chu kỳ mỗi 24 tháng. Tuy nhiên, kích cỡ bóng bán dẫn hiện tại đang gần đạt giới hạn của kích thước nguyên tử silicon (0.2 nm) khi TSMC đang đặt mục tiêu đạt được tiến trình 1nm vào năm 2030. Kích thước bán dẫn quá bé đặt ra thử thách về độ chính xác của công nghệ khắc quang cực tím (EUV), đồng thời kích thước bán dẫn quá nhỏ cũng dẫn đến việc khó kiểm soát trạng thái bán dẫn của vật liệu. Giới hạn này đặt ra nhu cầu cho khả năng tính toán mạnh mẽ hơn nữa đến từ công nghệ máy tính lượng tử.

Làn sóng chip mới từ Generative AI

Sự xuất hiện của hàng loạt mô hình generative AI mới và các cách tiếp cận khác nhau khiến một cấu trúc chip không còn tối ưu cho tất cả trường hợp. Như vậy, có thể các dòng chip trong tương lai sẽ có sự tùy biến mạnh mẽ hơn cho các tác vụ riêng biệt như data center chips, chips dùng cho training, chips dùng cho điện toán biên v.v.

Ngành công nghiệp bán dẫn cũng đã áp dụng các công cụ trí tuệ nhân tạo trong việc thiết kế chip trong những năm trở lại đây tuy nhiên vẫn chỉ là bước sơ khai. Generative AI được kỳ vọng có thể cải thiện quá trình sản xuất và cho ra các sản phẩm tốt nhất đối với ngành bán dẫn.

Dịch chuyển chuỗi cung ứng Chuỗi cung ứng ngành bán dẫn toàn cầu được chuyên môn hóa từ trước đến nay không còn phù hợp với giai đoạn hiện tại khi phải đối mặt với các rủi ro: ·      

- Rủi ro môi trường bao gồm thiên tai, dịch bệnh và các sự kiện thời tiết khắc nghiệt. Đợt hạn hán tại Đài Loan năm 2021 đã làm gia tăng đáng kể chi phí sản xuất của TSMC khi mỗi ngày công ty này cần đến 150,000 tấn nước. Theo công bố của TSMC, công ty đã chi 25 triệu USD cho các xe tải chở nước trong năm 2021. Ngoài ra, dịch bệnh COVID-19 cũng đã làm gián đoạn chuỗi cung ứng chip trên toàn cầu.

- Rủi ro kinh tế liên quan đến nhu cầu tăng đột biến, tình trạng dư cung và các yếu tố gây gián đoạn kinh tế khác ảnh hưởng đến chuỗi cung ứng, gây mất cân bằng thị trường và gây sức ép lên năng lực sản xuất. Ví dụ có thể kể đến như ngành công nghiệp ô tô tại Châu Âu đã bị ảnh hưởng bởi thiếu hụt nguồn cung chip bán dẫn, dẫn đến sự sụt giảm 2.3 triệu đơn vị trong năm 2021.

- Rủi ro địa chính trị rõ ràng nhất là căng thẳng và rào cản thương mại áp đặt lên nhau giữa các quốc gia có khả năng làm gián đoạn chuỗi cung ứng. Điển hình là chiến tranh thương mại giữa Mỹ-Trung hay ví dụ khá nằm ở sự tập trung chất bán dẫn về mặt địa lý ở Đài Loan, đóng vai trò then chốt khi đóng góp gần 90% sản lượng chip tiên tiến của thế giới. Do đó, các nền kinh tế lớn như Trung Quốc từ lâu đã tìm cách giành quyền kiểm soát lớn hơn đối với ngành công nghiệp bán dẫn của Đài Loan, coi đây là một tài sản chiến lược có thể giúp nước này trở thành nước dẫn đầu trong ngành công nghệ toàn cầu. Sự tập trung sản xuất của Đài Loan khuếch đại các lỗ hổng liên quan đến nguồn cung, chủ yếu liên quan đến các căng thẳng địa chính trị phát sinh từ vị thế này.  

Tiềm năng và thử thách công nghiệp bán dẫn tại Việt Nam

Việt Nam đang có nhiều lợi thế nhằm tận dụng được làn sóng dịch chuyển chuỗi cung ứng ngành bán dẫn toàn cầu: (1) Số lượng lớn kỹ sư có tay nghề cao, (2) Giá chi phí nhân công rẻ, (3) Chính sách thu hút dòng vốn FDI, (4) Vị trí thuận lợi về địa chính trị, (5) Sở hữu trữ lượng đất hiếm cần thiết cho ngành công nghiệp bán dẫn đứng thứ hai thế giới chỉ sau Trung Quốc.

Năm 2022, năng lực ATP của Việt Nam chỉ chiếm dưới 1% toàn cầu, tuy nhiên đến năm 2032, con số này được dự đoán sẽ đạt 8% theo báo cáo của BCG.Mặt khác, Việt Nam cũng đối mặt với nhiều thách thức:

- Xác định mảng mà Việt Nam có thể đóng góp vào trong chuỗi giá trị ngành bán dẫn toàn cầu. Khâu gia công đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu rất lớn, trong khi thiết kế chip đòi hỏi năng lực nghiên cứu. Hiện tại Việt Nam đã tham gia vào khâu ATP trong chuỗi giá trị ngành.

- Sở hữu trữ lượng đất hiếm lớn thứ hai toàn cầu, có khả năng khai thác tuy nhiên thiếu năng lực tinh chế hóa chất chuyên dụng cho mảng gia công chip.

- Nguồn nhân lực IT dồi dào nhưng tập trung cho mảng outsourcing, thiếu kinh nghiệm trong các mảng thiết kế chip, gia công chip hay mô hình trí tuệ nhân tạo.

- Cơ sở hạ tầng chưa phát triển, đặc biệt là sự thiếu ổn định trên lưới điện là rào cản đối với các doanh nghiệp toàn cầu khi lựa chọn nơi đặt nhà máy.

- Cần thêm sự hỗ trợ từ chính sách của Chính phủ như ưu đãi thuế, hành lang pháp lý rõ ràng, trợ giá như cách Trung Quốc và Đài Loan đã thực hiện.

Tuy nhiên, Việt Nam kỳ vọng sẽ thu được 100 tỷ USD doanh thu từ chip và hơn 1000 tỷ USD doanh thu từ điện tử vào năm 2050. Chiến lược của Việt Nam được thể hiện theo Quyết định số 1018/QĐ-TTg của Thủ tướng khá toàn diện và được xây dựng xoay quanh năm mục tiêu chính: thiết kế chip chuyên dụng, thúc đẩy tăng trưởng trong lĩnh vực điện tử (sử dụng chip được phát triển và chế tạo tại Việt Nam và các nơi khác), tạo ra lực lượng lao động lành nghề, thu hút đầu tư và triển khai các sáng kiến ​​liên quan khác để thúc đẩy ngành. Các mục tiêu chung đến năm 2050 bao gồm 3 cơ sở sản xuất chất bán dẫn, 20 cơ sở đóng gói và thử nghiệm và thành lập hàng trăm nhà thiết kế chip trong nước.

Trong đó, Giai đoạn 1 (2024-2030) sẽ tập trung vào việc tận dụng thế mạnh của Việt Nam để thu hút đầu tư trực tiếp nước ngoài và thiết lập năng lực nghiên cứu, thiết kế, sản xuất và thử nghiệm chất bán dẫn cốt lõi. Đến cuối giai đoạn này, quốc gia này đặt mục tiêu thành lập ít nhất 100 công ty thiết kế, một nhà máy sản xuất bán dẫn nhỏ và mười cơ sở đóng gói và thử nghiệm. Việt Nam kỳ vọng ngành công nghiệp điện tử của mình sẽ vượt qua 225 tỷ đô la doanh thu vào năm 2030.

Giai đoạn 2 (2030 – 2040) kết hợp tự lực với đầu tư trực tiếp nước ngoài. Việt Nam đặt mục tiêu củng cố vị thế là trung tâm bán dẫn bằng cách thành lập ít nhất 200 công ty thiết kế chip, xây dựng hai nhà máy và 15 cơ sở đóng gói và thử nghiệm. Ngoài ra, Việt Nam có ý định đào tạo lực lượng lao động bán dẫn có tay nghề cao, tăng từ 50.000 lên hơn 100.000 chuyên gia có trình độ vào năm 2040. Do đó, giai đoạn này dự kiến ​​doanh thu của ngành công nghiệp bán dẫn sẽ vượt qua 50 tỷ USD hàng năm, với tác động giá trị gia tăng 15-20%. Doanh thu hàng năm của ngành công nghiệp điện tử dự kiến ​​sẽ đạt hơn 485 tỷ USD, đóng góp 15-20% giá trị gia tăng.
Giai đoạn 3 (2040 – 2050) có kế hoạch thành lập ít nhất 300 công ty thiết kế, xây dựng ba nhà máy sản xuất chất bán dẫn và 20 cơ sở đóng gói và thử nghiệm. Với 600 công ty thiết kế chip, Việt Nam muốn trở thành quốc gia hàng đầu về R&D chất bán dẫn. Mục tiêu doanh thu của Việt Nam đặt ra trong Giai đoạn 3 là hơn 100 tỷ USD trong khi tăng cường khả năng tự cung tự cấp. Cùng với các mục tiêu này, tầm nhìn chiến lược ngành công nghiệp điện tử Việt Nam sẽ vượt qua doanh thu 1000 tỷ USD hàng năm vào năm 2050.  

Nguồn: BCG reports, Semiconductor Industry Association reports, Synopsys