Thúc đẩy cho ngành công nghiệp chip địa phương

Thị phần chip toàn cầu của Liên minh châu Âu (EU) đã giảm từ 40% vào những năm 90 của thập kỷ XX xuống còn khoảng 10% hiện nay. Trong vài năm qua, châu Âu đưa việc phát triển chất bán dẫn vào chương trình nghị sự của mình. 

Tháng 2-2022, Ủy ban châu Âu (EC) đề xuất một bộ biện pháp toàn diện nhằm củng cố hệ sinh thái bán dẫn của EU, được gọi là “Đạo luật chip châu Âu”. Vào thời điểm đó, tình trạng thiếu chất bán dẫn trên toàn cầu và giá chip tăng chóng mặt khiến vấn đề chất bán dẫn của châu Âu trở thành trọng tâm của ngành.

Ngày 21-9-2023, “Đạo luật chip châu Âu” chính thức có hiệu lực. Đạo luật ra đời nhằm hỗ trợ sản xuất chip, các dự án thí điểm và khởi nghiệp ở các nước thành viên EU, với mục tiêu huy động 43 tỷ euro đầu tư công và tư nhân cho mục tiêu tăng gấp đôi thị phần toàn cầu của EU trong lĩnh vực bán dẫn lên ít nhất 20% vào năm 2030. 

Trong đó, 11 tỷ euro sẽ được đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ chip xử lý tiên tiến, số còn lại được chỉ định để xây dựng các nhà máy sản xuất chip mới hàng đầu. Bộ trưởng Công nghiệp, Thương mại và Du lịch Tây Ban Nha Hector Gomez Hernandez, Tây Ban Nha (hiện giữ chức Chủ tịch luân phiên Hội đồng EU) nhấn mạnh, đạo luật được thông qua sẽ giúp EU đi đầu trong cuộc đua bán dẫn toàn cầu với các nhà máy sản xuất, dự án đầu tư và nghiên cứu mới. 

Theo EC, nhu cầu về chip của các ngành công nghiệp tại EU dự kiến tăng gấp đôi vào năm 2030. Vì vậy trong dài hạn, Đạo luật chip châu Âu cũng sẽ góp phần thúc đẩy ngành công nghiệp quan trọng này và giảm phụ thuộc vào việc nhập khẩu chip bán dẫn từ nước ngoài.

Hiện nay, thị trường bán dẫn toàn cầu đang trong thời kỳ suy thoái, chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như tăng trưởng kinh tế toàn cầu chậm lại và xung đột thương mại gia tăng, nhu cầu trên thị trường bán dẫn yếu, dẫn đến tình trạng dư cung và giá giảm. 

Đạo luật chip châu Âu tăng cường giám sát và kiểm soát ngành công nghiệp chip, góp phần bảo đảm khả năng cạnh tranh của châu Âu trên thị trường chip toàn cầu. Đạo luật yêu cầu các nước châu Âu tăng cường hỗ trợ và đầu tư vào ngành chip địa phương, đồng thời tăng cường rà soát, hạn chế đối với sự đầu tư của các công ty chip nước ngoài. Động thái này được coi là bước đi quan trọng của châu Âu trong việc bảo vệ nền công nghiệp địa phương và quyền tự chủ công nghệ.

Với việc đạo luật này chính thức có hiệu lực, các doanh nghiệp bán dẫn đã bắt đầu đầu tư vào việc xây dựng các nhà máy sản xuất tấm bán dẫn mới, như Công ty bán dẫn Infineon (Đức), Tập đoàn đa quốc gia ST Microelectronics, Tập đoàn Bosch (Đức), Tập đoàn Intel, nhà phát triển và sản xuất chất bán dẫn dải rộng Wolfspeed (Mỹ), Tập đoàn chất bán dẫn Taiwan Semiconductor (TSMC) của Đài Loan (Trung Quốc)... Các nhà sản xuất lớn lần lượt rời đi và sự hồi sinh của ngành bán dẫn châu Âu dường như không còn là điều “xa xỉ” nữa.

Tháng 8-2023, TSMC thông báo rằng sẽ cùng Bosch, Infineon, nhà sản xuất và cung cấp bán dẫn hàng đầu NXP (Hà Lan) đầu tư vào Tập đoàn sản xuất chất bán dẫn châu Âu (ESMC) mở một nhà máy. Nhà máy sản xuất tấm bán dẫn này sẽ được đặt tại thành phố Dresden (Đức) và dự kiến đưa vào sản xuất chip cho lĩnh vực ô tô vào cuối năm 2027. 

Nhà máy sẽ có công suất sản xuất hằng tháng là 40.000 tấm wafer (tấm bán dẫn silicon - thành phần vật lý cốt lõi trong sản xuất chip bán dẫn) 12 inch. Trong số đó, TSMC sẽ nắm giữ 70% cổ phần của liên doanh và chịu trách nhiệm hoạt động; còn Bosch, Infineon và NXP mỗi bên nắm giữ 10%. 

Đây sẽ là nhà máy đại diện cho các nhà máy sản xuất tấm wafer mới của châu Âu, là bước tiến quan trọng giúp Đức nói riêng, châu Âu nói chung rút ngắn khoảng cách với các cường quốc trong cuộc đua phát triển ngành công nghiệp bán dẫn

Năm 2023, Cam kết chung về chip châu Âu (Chip JU) được thành lập theo Đạo luật chip châu Âu nhằm khôi phục hệ sinh thái bán dẫn châu Âu. EU đưa ra kế hoạch xây dựng 4 dây chuyền thí điểm bán dẫn tiên tiến, nhắm tới quy trình dưới 2nm (nanomet, 1nm = 1.10-9m) và quy trình FD-SOI 7nm. 

Bốn dây chuyền sản xuất thí điểm bao gồm: 1- Dây chuyền thí điểm SoC nút tiên tiến dưới 2nm dựa trên công nghệ của Trung tâm Vi điện tử đa liên kết (IMEC) của Bỉ; 2- Dây chuyền thí điểm quy trình FD-SOI tiên tiến do Viện nghiên cứu điện tử và công nghệ thông tin (CEA-Leti) của Pháp dẫn đầu, nhằm đạt được quy trình 7nm; 3- Dây chuyền thí điểm cho vật liệu bán dẫn có dải tần rộng do Đại học Tampere, Phần Lan chủ trì; 4- Dây chuyền thí điểm tích hợp bao bì không đồng nhất tiên tiến do Hiệp hội Xúc tiến nghiên cứu ứng dụng Fraunhofer của Đức dẫn đầu. 

Những dây chuyền thí điểm này sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đẩy nhanh quá trình phát triển quy trình, thiết kế và thử nghiệm các sản phẩm chứng minh ý tưởng, được thiết kế để thu hẹp khoảng cách từ phòng thí nghiệm đến nhà máy và sẽ mở ra cho nhiều đối tượng người dùng bao gồm các học viện, ngành công nghiệp và tổ chức nghiên cứu. 

Việc xây dựng các dây chuyền thí điểm này dựa trên những khoản tài trợ cũng như quyên góp từ cấp độ EU và các quốc gia thành viên, đồng thời Hiệp hội Chip châu Âu cũng đang tiến hành kêu gọi mở các nền tảng thiết kế ảo để hỗ trợ hơn nữa sự đổi mới trong ngành bán dẫn.

Vẫn còn những thách thức

Đạo luật chip châu Âu với mục tiêu hỗ trợ sự phát triển của ngành chip nhưng lại không tập trung vào tình hình chung mà hơi “thiên vị” về các khoản trợ cấp cho các nhà máy sản xuất. Những công ty như Madgeburg Factory và các nhà sản xuất tấm wafer khác, nhưng không có nhà máy sản xuất, về cơ bản không thu được nhiều lợi ích từ hoạt động phát triển khổng lồ này. 

Giám đốc công nghệ Bắc Âu - Svein Egil Nielsen cho biết: “Đạo luật chip của EU rất tập trung vào chi tiêu vốn, nhưng các công ty như chúng tôi lại không có nhiều cơ hội”.

Năm 2013, EU xác định nhu cầu tăng cường năng lực thiết kế chip và ngành công nghiệp bán dẫn, bắt đầu lên kế hoạch “tăng cường sức mạnh của ngành thiết kế điện tử và các công ty bán dẫn không có nhà sản xuất”. 

Năm 2018, EU tiếp tục đề xuất “Liên minh thiết kế châu Âu” và “Sáng kiến thiết kế chiến lược” để củng cố hệ sinh thái thiết kế chip của EU. Tuy nhiên, 1 thập niên đã trôi qua, và các nhà sản xuất hàng đầu của châu Âu không chỉ phát triển ít mà còn bị thu hẹp tới 50%. Kế hoạch 10 năm “La bàn kỹ thuật số 2030” mới nhất của EU tập trung hoàn toàn vào sản xuất nhưng không có nhiều tầm nhìn rõ ràng về đầu tư vào ngành thiết kế chip.

Trong khi đó, Tập đoàn Apple lại tập trung hơn vào thiết kế chip châu Âu. Năm 2021, Apple công bố đầu tư 1 tỷ euro để thành lập trung tâm thiết kế chip mới ở thành phố Munich (Đức). Sau đó, đã bổ sung thêm 1 tỷ euro vào năm 2023. Chỉ riêng 2 tỷ euro này đã vượt quá toàn bộ khoản đầu tư của EU vào lĩnh vực thiết kế chip trong 10 năm qua.

Kleinhans - nhà phân tích tại Tổ chức nghiên cứu Stiftung Neue Verantwortung (SNV) của Đức - cho biết: “không giống như Mỹ và châu Á, châu Âu thiếu một ngành thiết kế chip có ý nghĩa để bù đắp chi phí cho các nhà máy sản xuất lớn”. Ông nói: “xét về năng lực sản xuất chip trong nước, đơn giản là không đủ để lấp đầy một nhà máy. Điều này có nghĩa là các nhà máy ở EU cần thu hút khách hàng nước ngoài - điều cực kỳ khó khăn”.

Năm 2021, SNV cũng đưa ra báo cáo về “Tình trạng thiếu hụt sản xuất chất bán dẫn ở châu Âu”. Báo cáo kết luận, việc EU tiếp tục tập trung vào sản xuất chip tiên tiến nhằm củng cố chủ quyền công nghệ của mình trong lĩnh vực bán dẫn là không khôn ngoan và có khả năng dẫn đến lãng phí hàng tỷ USD. 

Báo cáo chỉ ra rằng, mặc dù EU thiếu các nhà máy tiên tiến, nhưng quan trọng hơn là thiếu khả năng thiết kế cho các chip logic tiên tiến và các ngành công nghiệp không có nhà sản xuất. Việc tăng nguồn cung (nhà máy) trước khi có nhu cầu trong EU (các công ty không có nhà sản xuất) là lạc quan quá mức. 

SNV cho biết, EU có các nhà cung cấp thiết bị và cung cấp tấm silicon đẳng cấp thế giới, tất cả đều tham gia sâu vào hoạt động sản xuất chip tiên tiến ở Hàn Quốc, Đài Loan và Mỹ. Nhưng ngành công nghiệp bán dẫn của châu Âu chủ yếu thiết kế chip logic trên các nút quy trình tiên tiến, hoàn thiện cho các ứng dụng công nghiệp và ô tô. Do đó, nếu EU đầu tư vào nhà máy này, những khoản đầu tư đó nên tập trung vào sản xuất tấm bán dẫn ở quy trình 14 nm trở lên.

Có thể thấy, EU dự kiến sẽ phải vượt qua nhiều thách thức mới có thể hiện thực hóa mục tiêu phát triển ngành công nghiệp bán dẫn, nhất là trong bối cảnh các nền kinh tế hàng đầu thế giới như Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản cũng rất chú trọng lĩnh vực này khiến môi trường cạnh tranh ngày càng gay gắt./.