Vũ khí bí mật của châu Âu trong cuộc đua bán dẫn toàn cầu

Carl Zeiss SMT, nhà sản xuất gương và thấu kính duy nhất sử dụng cho các thiết bị sản xuất chip tiên tiến, có trụ sở tại Oberkochen, một thị trấn nhỏ chỉ có khoảng 8.000 dân ở bang Baden-Wurttemberg, Tây Nam nước Đức.

Zeiss có “năng lực độc nhất” - theo nhận xét của Peter Wennink, Giám đốc điều hành ASML, công ty trụ sở Hà Lan đang nắm độc quyền toàn cầu về sản xuất máy in thạch bản cực tím (EUV), thiết bị tối quan trọng trong quá trình tạo ra các bộ vi xử lý tiên tiến.

Nếu không có các kính quang học Zeiss chế tạo, ASML không thể tạo ra các máy EUV, vốn sử dụng tia cực tím để quét thiết kế chip trên các tấm silicon có diện tích siêu nhỏ. Và nếu không có những chiếc máy ASML, những con chip tiên tiến nhất cần thiết cho công nghệ tương lai như trí tuệ nhân tạo, xe tự hành hay điện toán lượng tử, cũng không thể ra đời.

Quân bài chiến lược

Thiết bị sản xuất chip tiên tiến là một trong những vũ khí bí mật của châu Âu trong cuộc đua giành thị phần của một ngành công nghiệp đang được coi là trung tâm trong nền kinh tế hiện đại bị phủ bóng đen bởi các rủi ro từ địa chính trị.

Việc EU nắm giữ các thiết bị chế tạo chip tiên tiến nhất là một lợi thế quan trọng. Với các máy EUV từ ASML, những nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới như TSMC, Samsung và Intel có thể thách thức các giới hạn vật lý, đưa ngày càng nhiều bóng bán dẫn vào các chip nhỏ hơn.

“Nếu không có EUV, bạn sẽ không thể đạt được mật độ bóng bán dẫn lớn như vậy trên một con chip”, Thomas Stammler, Giám đốc công nghệ của Zeiss cho biết. “Vì chúng tôi là nhà sản xuất duy nhất cung cấp EUV, chúng tôi coi đây là nghĩa vụ mở rộng và hỗ trợ ngành công nghiệp chip. Hiện công ty phát triển thế hệ EUV tiếp theo”.

Tiếp đó, công nghệ laser sử dụng trong các cỗ máy EUV này thuộc sở hữu của Trumpf, công ty trụ sở Đức mà ASML nắm giữ 25% cổ phần.

Các công nghệ tiên tiến như vậy cho phép EUV giúp những công ty như Apple có thể đưa 16 tỷ bóng bán dẫn vào vi xử lý trung tâm MacBook như ngày hôm nay, so với con số 1.000 bóng bán dẫn trong các thiết bị của năm 1970.

EU cũng có lợi thế lớn trong khả năng sản xuất vật liệu và hoá chất phức tạp, có tính tuỳ chỉnh cao được sử dụng trong quá trình sản xuất chip tiên tiến. Các sản phẩm này chủ yếu đến từ một số tên tuổi như Merck, BASF và Solvay hay công ty Nhật Bản như JSR và Shin-Etsu Chemical.

Không chỉ vậy, châu Âu còn sở hữu một trong những trung tâm nghiên cứu hàng đầu thế giới tại IMEC, trung tâm nghiên cứu công nghệ nano tại ngoại ô Brussels, nơi các nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới đang sử dụng để làm ra các nguyên mẫu. Một số trung tâm nghiên cứu nổi tiếng khác gồm Viện Frauhofer của Đức và CEA-Leti của Pháp.

Nền tảng vững chắc sẵn có về hoá chất và vật liệu, vị thế độc nhất của các công ty như Carl Zeiss SMT, ASML và chuỗi cung ứng của họ, là trụ cột để EU xây dựng tham vọng trở thành một trong những nhà cung cấp vi xử lý cao cấp quan trọng nhất thế giới.

Thách thức để trở lại đường đua

Dù vậy, vẫn tồn tại các khoảng trống trong nỗ lực thúc đẩy bán dẫn của EU. Trước mắt là nguồn vốn, vấn đề đã gây ra chia rẽ trong nội khối. Một số nhà phê bình gồm cả các giám đốc điều hành trong ngành, cho rằng châu Âu đang lãng phí tiền thuế người dân.

Họ lập luận rằng tiền nên được chi để mở rộng công suất của những công nghệ chip đã trưởng thành và được tiêu thụ bởi các ngành công nghiệp trong khối, chẳng hạn như ứng dụng công nghiệp và ô tô, thay vì đầu tư chi phí khổng lồ để tạo ra những con chip mới nhất.

Sự suy yếu của các nhà sản xuất smartphone châu Âu khiến lục địa này không còn giữ chân được tệp khách hàng cho những con chip hiện đại nhất. Trong khi đó, chi phí sản xuất các loại vi xử lý phức tạp ngày càng tăng và “ít công ty có thể theo kịp”, dẫn đến tình trạng “nhiều công ty tại châu Âu đã bỏ cuộc”. Điều đó khiến chuỗi cung ứng của châu Âu không duy trì được một số khả năng chủ chốt cần thiết cho sản xuất bán dẫn cao cấp.

Trong khi đó, trước sự chạy đua nước rút của các nước trong xây dựng năng lực sản xuất vi xử lý riêng cũng như hệ sinh thái xưởng đúc và chuỗi cung ứng, các nhà cung cấp vật liệu và hoá chất quan trọng tại lục địa già dường như đang chậm chân hơn các đối thủ ở Mỹ và Đài Loan.

Giới phân tích nhận định, nguyên nhân là do Đạo luật Vi xử lý của EU không bao trùm cho các khoản đầu tư ngoài sản xuất chip, hoặc một phần do các quy định nghiêm ngặt về môi trường tại đây khiến việc mở rộng cơ sở sản xuất hoá học trở nên khó khăn. Thêm vào đó, cuộc khủng hoảng khí đốt đang diễn ra buộc ngành công nghiệp hoá chất vốn có mức tiêu hao năng lượng cao, phải đóng cửa hay thu hẹp quy mô sản xuất.

“Việc cung cấp hoá chất cho các nhà máy bán dẫn mới đòi hỏi phải đầu tư vào tài sản chuyên dụng. Do đó, việc thiếu hỗ trợ của chính phủ chắc chắn là một trở ngại với các nhà cung cấp hoá chất”, Rodrigo Elizondo, Chủ tịch Solvay cho biết.

BASF và Solvay dự báo tình trạng thiếu hụt hoá chất và vật liệu chế tạo sẽ xảy ra trong những năm tới khi nhiều nhà máy đúc chip mới đi vào hoạt động, trừ khi có những khoản đầu tư cho lĩnh vực này ngay từ bây giờ.

Không chỉ vậy, lao động tay nghề cao cũng là một bài toán EU cần giải quyết. Theo khảo sát của Cơ quan lao động châu Âu, kỹ sư và kỹ thuật viên - trụ cột của ngành công nghiệp chip - đang nằm trong nhóm 4 ngành thiếu hụt nhân tài hàng đầu tại 10 quốc gia thành viên.

Các công ty như Infineon của Đức, Edwards Vacuum của Anh, chuyên cung cấp hệ thống phụ và linh kiện quan trọng cho ASML, cũng như AT&S tại Áo - một trong những nhà cung cấp chất nền vi xử lý cao cấp, đều cảnh báo rằng lao động nước ngoài sẽ rất quan trọng đối với sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp bán dẫn châu Âu.

Andreas Gerstenmayer, Giám đốc điều hành AT&S cho biết công ty khó khăn khi tuyển dụng 800 công nhân lành nghề cho trung tâm nghiên cứu và phát triển mới tại Áo. “Chúng tôi phải mở rộng tuyển dụng toàn cầu do lao động có kinh nghiệm và kỹ năng cần thiết vẫn chưa có ở đây”.

Martin Stockl, Giám đốc nhân sự của Infineon nhận định việc toàn bộ chuỗi cung ứng tranh giành nhân tài sẽ khiến vấn đề càng thêm trầm trọng. “Hãy làm 1 phép tính nhanh, chúng tôi sẽ xây dựng 1 cơ sở sản xuất mới, STMicroelectronics và Intel cũng đang mở rộng. Các công ty sẽ cần thêm ít nhất hàng ngàn kỹ sư và kỹ thuật viên trong thời gian tới”.

Bất chấp thách thức trước mắt, các lãnh đạo ngành bán dẫn châu Âu đều đang lạc quan về triển vọng của cả lục địa với ngành công nghiệp quan trọng này. Việc duy trì sức mạnh trong cung ứng thiết bị sản xuất bán dẫn đã mang lại cho cả khối cơ hội tái gia nhập cuộc đua khốc liệt hiện nay.

Thế Vinh