Cuộc khủng hoảng thiếu hụt chip bán dẫn toàn cầu

Dường như không có một giải pháp nhanh chóng cho tình trạng thiếu hụt hiện tại và thế giới đang cần các khoản đầu tư đáng kể vào chuỗi cung ứng chất bán dẫn toàn cầu trong những năm tới.

Chip bán dẫn là gì?

Với sự tiến bộ về công nghệ trong một số lĩnh vực, chất bán dẫn thực sự là “trái tim” của hàng tỷ sản phẩm, từ điện thoại thông minh, trung tâm dữ liệu, máy tính, máy tính xách tay, máy tính bảng, thiết bị thông minh, xe cộ, thiết bị gia dụng, thiết bị dược phẩm, công nghệ nông nghiệp, ATM và hơn thế nữa.

Chip bán dẫn được làm từ silicon vì nó là chất dẫn điện tốt. Những con chip này được gắn vào các vi mạch cung cấp năng lượng cho nhiều loại hàng hóa và linh kiện điện tử hiện đại. Có thể lưu ý rằng tất cả các thành phần như mạch tích hợp, vi mạch, bóng bán dẫn và cảm biến điện tử đều được chế tạo bằng vật liệu bán dẫn. Chúng cho phép máy móc thực hiện các chức năng chính như điều khiển hoạt động, xử lý dữ liệu, lưu trữ, quản lý đầu vào và đầu ra, cảm biến, kết nối không dây và hơn thế nữa.

Do đó, những con chip này là không thể thiếu trong tất cả các công nghệ mới nổi như trí tuệ nhân tạo, điện toán lượng tử, mạng không dây tiên tiến, ứng dụng blockchain, 5G, máy bay không người lái, robot, trò chơi và các công nghệ đeo trên người. Chip bán dẫn là bộ phận không quá đắt tiền nhưng nó đóng vai trò then chốt trong việc chế tạo các sản phẩm và linh kiện công nghệ hiện đại. Nói một cách đơn giản, chip bán dẫn là nền tảng của tính toán hiện đại.

Nguyên nhân thiếu hụt chip toàn cầu

Tháng 3-2020, đại dịch toàn cầu đã khiến các nhà sản xuất ô tô, nhà cung cấp và đại lý ô tô phải đóng cửa. Nền kinh tế thế giới rơi vào suy thoái. Michelle Krebs, nhà phân tích điều hành của Autotrader, cho biết, các nhà sản xuất ô tô, những người đã trải qua thời kỳ suy thoái trước đây, đã nhanh chóng hủy đơn đặt hàng các bộ phận có chip máy tính, cho rằng doanh số bán ô tô sẽ sụt giảm.

Doanh số bán xe ô tô mới ban đầu giảm mạnh, nhưng nhanh chóng tăng trở lại do nhu cầu bị dồn nén và ưu đãi tài chính 0%. Ngoài ra, các đại lý đã tìm ra cách bán xe trực tuyến, cung cấp dịch vụ nhận và giao xe tận nhà.

Vì vậy, khi các nhà máy hoạt động trở lại, nhu cầu về xe mới tăng mạnh hơn dự kiến đã vượt sản lượng và vẫn chưa thể bắt kịp. Krebs nói: "Các nhà sản xuất ô tô đã liên hệ với các nhà sản xuất chip của họ và đặt hàng lại. Vào thời điểm đó, một số lượng lớn chip đã được tiêu thụ bởi các doanh nghiệp khác - điện thoại, máy tính, trò chơi điện tử - khi mọi người làm việc và học tập tại nhà”.

Malcolm Penn, người điều hành Future Horizons, một công ty tư vấn ngành công nghiệp chip cho biết: “Điều quan trọng nhất mà mọi người cần thừa nhận đó là sự thiếu hụt là một phần tự nhiên của ngành”. Ông nói rằng việc chế tạo chip là một ví dụ điển hình về cái mà các nhà kinh tế học gọi là kinh doanh “chu kỳ giá thịt heo”, được đặt tên theo sự dao động thường xuyên giữa tình trạng nguồn cung thừa và thiếu lần đầu tiên được phân tích tại các thị trường thịt heo Mỹ vào những năm 1920. Cũng như thịt heo, nguồn cung cấp chip bán dẫn không thể phản ứng nhanh với những thay đổi của nhu cầu. Ông Penn nói rằng công suất đã bị thắt chặt ngay cả trước đại dịch, chỉ ra rằng đầu tư của các nhà sản xuất chip vào thiết bị nhà máy đã thấp hơn mức trung bình dài hạn trong nhiều năm.

 Công ty Sản xuất Chất bán dẫn Đài Loan (TSMC), nhà sản xuất chip theo hợp đồng lớn nhất thế giới, có kế hoạch chi 30 tỷ USD cho công suất mới chỉ trong năm nay. Samsung Electronics và Intel, hai gã khổng lồ khác, cũng dự kiến lần lượt chi 28 tỷ USD và 20 tỷ USD; các nhà sản xuất chip hạng hai cũng đang tăng chi tiêu. Điều đó sẽ mang lại sự cứu trợ cho nền kinh tế rộng lớn hơn, nhưng không phải ngay lập tức.

Tác động kéo dài

Trong khi các nhà sản xuất ô tô và các nhà phân tích ban đầu tin rằng tác động này sẽ chỉ tồn tại trong thời gian ngắn và hạn chế, nhưng giờ đây, họ nhận thấy tình trạng này sẽ kéo dài đến hết năm và tác động ngày càng đáng kể.

Công ty Jaguar Land Rover đã cảnh báo tình trạng thiếu chip có thể làm giảm một nửa sản lượng quý 3 của hãng. Tập đoàn Volkswagen cho biết, tác động có thể sẽ "rõ rệt hơn" trong quý 3 khi họ cắt giảm dự báo sản lượng hàng năm khoảng 450.000 xe. Con số đó tương đương 5% mức sản xuất của năm ngoái, hay một phần ba mức tăng sản lượng mà Volkswagen đã dự kiến hồi đầu năm. Nhà sản xuất ô tô Đức cho biết: “Nguy cơ tắc nghẽn và gián đoạn nguồn cung cấp linh kiện bán dẫn ngày càng gia tăng trong toàn ngành”.

Trong khi đó, Giám đốc điều hành của Apple, Tim Cook, đã cảnh báo rằng tình trạng thiếu hụt sẽ ảnh hưởng đến việc sản xuất iPhone và iPad. Các nhà sản xuất điện thoại nhỏ hơn có thể bị ảnh hưởng nặng nề hơn nữa, theo các nhà phân tích. Các máy chơi game như PlayStation 5 và Xbox Series X cũng đang trong tình trạng khan hàng.

Volkswagen cho biết một cách để họ đối phó với tình trạng thiếu hụt là giành ưu tiên hơn cho các loại xe cao cấp, vốn mang lại nhiều lợi nhuận hơn.

Nhà sản xuất ô tô Mỹ Ford lưu ý rằng nhu cầu tăng cao đối với các phương tiện do tình trạng thiếu hụt có nghĩa là họ có thể cung cấp ít khuyến mại hơn cũng như tập trung vào các mẫu xe sinh lời nhất của mình.

Ford cho biết giá bán trung bình của hãng đã tăng 14% so với năm ngoái. Họ đã khiến các nhà phân tích ngạc nhiên khi công bố lợi nhuận quý 2 là 1,1 tỷ USD.

Trong khi đó, Nissan đã buộc phải tạm hoãn việc ra mắt mẫu xe crossover chạy điện hoàn toàn mới của mình, Ariya, do tình trạng thiếu chip, điều mà một số hãng tin đã gọi là "thảm họa chip" (chiptastrophe hay chipaggedon).

Tuy nhiên, điều tồi tệ nhất đối với các nhà sản xuất ô tô dường như đã trôi qua. Ferdinand Dudenhoeffer, người đứng đầu Trung tâm Nghiên cứu Ô tô ở Đức, cho biết: “Chúng ta đã đạt đến đỉnh điểm của cuộc khủng hoảng. Tình hình sẽ được cải thiện khi có năng lực sản xuất mới, nhưng vấn đề sẽ không kết thúc vào cuối năm 2021 và có thể tiếp tục cho đến năm 2023”. Ông dự báo sự thiếu hụt chip sẽ khiến sản lượng sản xuất năm nay giảm tới 5,2 triệu xe.

Người tiêu dùng có khả năng nhận thấy sự chậm trễ kéo dài và giá cao hơn do các đại lý phải làm việc qua các kho hàng trong khi các nhà sản xuất cung cấp ít khuyến mại hơn. Giá ô tô đã qua sử dụng cũng tăng do nhu cầu mua xe mới chưa được đáp ứng.

Nhà cung cấp ô tô Valeo, vốn sử dụng chip trong hệ thống hỗ trợ lái xe và chiếu sáng tự động, cho biết, cho đến nay họ không cần phải dừng hoạt động sản xuất nữa. Tuy nhiên, công ty Pháp lưu ý rằng họ đã mua bất kỳ nguồn cung cấp nào mà họ có thể sử dụng và dự kiến tình trạng thiếu hụt sẽ kéo dài cho đến năm sau.

Hướng đi tương lai

Các chính phủ đang gấp rút tăng cường năng lực sản xuất chip của họ. Vào tháng 5-2021, Hàn Quốc đã công bố khoản đầu tư khổng lồ 451 tỷ USD trong nỗ lực trở thành gã khổng lồ bán dẫn, trong khi Thượng viện Mỹ vào tháng trước đã bỏ phiếu thông qua 52 tỷ USD trợ cấp cho các nhà máy chip, được gọi là "fabs". Liên minh Châu Âu (EU) đang tìm cách tăng gấp đôi thị phần năng lực sản xuất chip của họ trong chuỗi cung ứng toàn cầu, lên 20% vào năm 2030.

Tuy nhiên, các nhà máy không thể mở cửa trong một sớm một chiều - đặc biệt là những nhà máy sản xuất chất bán dẫn, một quá trình tinh vi liên quan đến việc ép các lớp hóa chất vào silicon. Ondrej Burkacky, đối tác cấp cao tại công ty tư vấn McKinsey, nói: “Việc xây dựng một nhà máy chip mới cần có thời gian - lên tới hơn 2,5 năm - vì vậy hầu hết các hoạt động mở rộng đang bắt đầu từ bây giờ sẽ không tăng công suất khả dụng cho đến năm 2023.

Ông nói thêm rằng các yếu tố dài hạn cũng đồng nghĩa với việc nhu cầu toàn cầu đang ở mức "siêu tăng trưởng", chẳng hạn như xu hướng các công ty lưu trữ dữ liệu của họ trên đám mây, đòi hỏi ngày càng nhiều trung tâm dữ liệu được xây dựng - vốn sử dụng lượng chip lớn.

Jean-Marc Chery, Giám đốc điều hành của nhà sản xuất chip Pháp-Ý STMicroelectronics, cho biết các đơn đặt hàng cho năm tới đã vượt xa năng lực sản xuất của công ty ông. Ông nói: "Nhiều người trong ngành thừa nhận rằng tình trạng thiếu hụt sẽ kéo dài tối thiểu sang năm tới".

Các nhà phân tích cho rằng tình trạng khan hiếm kéo dài này có thể dẫn đến giá cao hơn đối với người tiêu dùng. SEB, một nhà sản xuất thiết bị nhà bếp của Pháp, đã cảnh báo rằng họ đang bị buộc phải tăng giá các sản phẩm của mình.

Bất luận tình hình cấp bách hiện nay, những thay đổi trong chính sách bán dẫn phải được thực hiện một cách thận trọng. Chuỗi cung ứng chất bán dẫn trị giá 500 tỷ đôla là một trong những chuỗi cung ứng phức tạp nhất thế giới. Việc sản xuất một con chip thường đòi hỏi hơn 1.000 bước và vượt qua nhiều biên giới quốc tế trước khi đến tay khách hàng cuối cùng. Các chính sách ảnh hưởng đến ngay cả một công ty hoặc quy trình có thể gây ra những ảnh hưởng lớn trên toàn cầu.

Ngày nay, Mỹ vẫn thống trị lĩnh vực nghiên cứu và phát triển vi xử lý nhưng nước này thiếu các công ty trong một số phân ngành chính, đặc biệt là các công cụ quang khắc (dạng thiết bị sản xuất bán dẫn phức tạp và đắt tiền nhất) và các nhà máy sản xuất chip tiên tiến nhất (đặc biệt là các xưởng đúc, sản xuất chip cho bên thứ ba). Đài Loan hiện chiếm ưu thế trong lĩnh vực sản xuất tiên tiến nhất trong khi Hàn Quốc cũng sản xuất một lượng đáng kể vật liệu và một số thiết bị sản xuất.

Trung Quốc đang đạt được tiến bộ trong cả thiết kế và sản xuất chất bán dẫn, với sự hỗ trợ của nhà nước. Ngoài việc đầu tư mạnh mẽ vào năng lực sản xuất và chế tạo, Mỹ phải đẩy nhanh đầu tư vào nghiên cứu và sản xuất chất bán dẫn tiên tiến để thúc đẩy thế hệ đổi mới tiếp theo và duy trì vị trí dẫn đầu của Mỹ trong công nghệ quan trọng này.

Chất bán dẫn là xương sống của nền kinh tế kỹ thuật số bởi hầu hết các thiết bị điện tử thường sử dụng nhiều chip - không chỉ là bộ xử lý trung tâm mà còn là những chip rẻ hơn để điều khiển màn hình, quản lý điện năng hoặc vận hành modem 5G.

Trong bức thư gửi Tổng thống Mỹ Joe Biden, Hiệp hội Công nghiệp bán dẫn nhấn mạnh: “Chất bán dẫn cho phép giao thông vận tải thông minh hơn và an toàn hơn, truy cập băng thông rộng hơn, năng lượng sạch hơn và mạng lưới năng lượng hiệu quả hơn, đồng thời cung cấp việc làm được trả lương cao cho người dân và củng cố cơ sở sản xuất tiên tiến”.

Trong khi tình trạng thiếu chip có khả năng vẫn tiếp diễn trong những tháng tới, các kế hoạch về khả năng phục hồi nguồn cung phải được xây dựng, từ nghiên cứu và phát triển đến sản xuất. IBM đã giúp củng cố chuỗi cung ứng vi điện tử trong nhiều năm. IBM gần đây đã bắt đầu đặt nền tảng cho một hệ sinh thái để giúp đảm bảo và thúc đẩy chuỗi cung ứng vi điện tử đồng thời dẫn đầu phụ trách về đổi mới hệ thống và chip AI thế hệ tiếp theo để giúp giải quyết các nhu cầu trong tương lai.

Việc đảm bảo chuỗi cung ứng vi điện tử là một thách thức mà thế giới cần phải đối mặt. Đó là cách duy nhất chúng ta có thể đảm bảo năng lực lâu dài bền vững trong lĩnh vực cực kỳ quan trọng này.