Liệu Công Suất Nhà Máy Mới Có Thể Hỗ Trợ Linh Kiện Cũ?

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của ngành sản xuất bán dẫn, việc đẩy mạnh phát triển các thành phần nhỏ hơn, nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn thường xuyên được chú ý. Tuy nhiên, một thách thức quan trọng không kém ảnh hưởng đến các nhà thiết kế và kỹ sư điện tử là việc hỗ trợ các bộ phận cũ tại các nhà máy bán dẫn mới. Những linh kiện cũ này đã trải qua thử thách của thời gian và tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng, cung cấp sự kết hợp giữa độ tin cậy và hiệu suất mà không phải lúc nào cũng có thể đạt được bởi những tiến bộ mới nhất.

Câu hỏi liệu các nhà máy mới có thể hỗ trợ sản xuất các bộ phận cũ hay không không chỉ là vấn đề về khả năng công nghệ. Đó là một bài toán kết hợp giữa các yếu tố về khả năng kinh tế, khả năng kỹ thuật và tầm quan trọng chiến lược. Khi các nhà máy mới được đưa vào hoạt động với công nghệ tiên tiến và công suất tăng lên, liệu chúng có được tận dụng để đảm bảo sự khả dụng liên tục của các bộ phận cũ?

Vai trò và Giá trị của Các Bộ Phận Cũ

Nhiều bộ phận cũ đã vượt qua vòng đời dự kiến của chúng và vẫn còn thiết yếu cho các ứng dụng khác nhau. Những bộ phận này bao gồm từ các kết nối đơn giản và linh kiện rời rạc đến các mạch tích hợp và vi điều khiển phức tạp hơn. Mặc dù tốc độ phát triển công nghệ nhanh chóng, các bộ phận cũ vẫn được yêu cầu cao trong các lĩnh vực như ô tô, tự động hóa công nghiệp và quốc phòng do độ tin cậy đã được chứng minh, khả năng tương thích với các hệ thống hiện có và, trong một số trường hợp, các chức năng độc đáo chưa được tái tạo trong các thành phần mới hơn. Nhu cầu trong những lĩnh vực này sẽ tiếp tục thúc đẩy nỗ lực duy trì sản xuất các bộ phận cũ.

Mặc dù chúng quan trọng, việc sản xuất và hỗ trợ các bộ phận cũ đối mặt với nhiều thách thức. Vấn đề chính là sự lỗi thời của quy trình và thiết bị sản xuất, có thể khiến việc tiếp tục sản xuất những bộ phận này trở nên kỹ thuật khó khăn và kinh tế không khả thi. Ngoài ra, việc tìm nguồn cung cấp nguyên liệu cho các thành phần cũ trở nên ngày càng khó khăn khi các nhà cung cấp chuyển hướng sự chú ý của họ sang các sản phẩm hiện đại, lợi nhuận cao hơn.

Một Làn Sóng Xây Dựng Nhà Máy Đang Diễn Ra

Hơn 300 tỷ đô la giá trị các dự án bán dẫn đang hoạt động đang ở các giai đoạn phát triển khác nhau với 42 nhà máy mới dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2024. Chính phủ Mỹ đang thúc đẩy sự phát triển này với đạo luật CHIPS trị giá 280 tỷ đô la, bao gồm 52,7 tỷ đô la được dành riêng cho việc sản xuất bán dẫn, nghiên cứu và phát triển (R&D) và phát triển lực lượng lao động. Ngoài ra, Trung Quốc đã dành khoảng 73 tỷ đô la cho các khoản trợ cấp bán dẫn.

Sự xuất hiện của các khả năng sản xuất mới trong ngành công nghiệp bán dẫn đại diện cho một sự thay đổi đáng kể, mang lại cả cơ hội và hạn chế khi nói đến các bộ phận cũ. Các cơ sở sản xuất hiện đại này hứa hẹn tăng hiệu quả sản xuất, kích thước tính năng nhỏ hơn và giảm tiêu thụ năng lượng.

Trong khi các khả năng sản xuất nhà máy mới mang lại cơ hội thú vị cho ngành công nghiệp bán dẫn, khả năng hỗ trợ sản xuất các bộ phận cũ của chúng là tinh tế. Điều này liên quan đến việc cân nhắc lợi ích của các khả năng sản xuất tiên tiến so với các thách thức về khả năng tương thích kỹ thuật, khả năng kinh tế và phân bổ nguồn lực chiến lược. Sự tích hợp thành công của các bộ phận cũ vào các dây chuyền sản xuất nhà máy mới đòi hỏi kế hoạch cẩn thận, giải pháp sáng tạo và mô hình kinh doanh mới để làm cho nó trở thành một nỗ lực khả thi và bền vững.

Tích hợp Các Bộ Phận Cũ vào Nhà Máy Mới

Khi ngành công nghiệp bán dẫn tiếp tục phát triển, tương lai của việc hỗ trợ các bộ phận cũ đang trở nên phức tạp nhưng vô cùng quan trọng đối với lĩnh vực này. Tương lai này được ảnh hưởng bởi các yếu tố khác nhau, bao gồm tiến bộ công nghệ, nhu cầu thị trường và sự chuyển dịch chiến lược trong ngành. Một số đổi mới và chiến lược được triển khai để đảm bảo nguồn cung cấp chip cũ bao gồm:

Kỹ thuật nâng cấp nhà máy fab tiên tiến: Một phương pháp mới nổi là phát triển các kỹ thuật nâng cấp tiên tiến cho phép sản xuất các bộ phận cũ bằng công nghệ nhà máy fab hiện đại. Điều này liên quan đến việc điều chỉnh các thiết kế linh kiện cũ để tương thích với các quy trình sản xuất mới, có thể cung cấp một sự cân bằng giữa cái cũ và cái mới.

Đơn vị fab chuyên biệt cho sản xuất cũ: Một số người chơi trong ngành đang xem xét việc thành lập các đơn vị fab chuyên biệt dành riêng cho sản xuất các bộ phận cũ. Các đơn vị này sẽ hoạt động cùng với các nhà máy fab hiện đại nhưng tập trung duy nhất vào sản xuất các linh kiện cũ, đảm bảo nguồn cung cấp liên tục của chúng mà không làm gián đoạn sản xuất các bán dẫn tiên tiến hơn.

Hệ sinh thái hợp tác: Việc thiết lập hệ sinh thái hợp tác giữa các nhà sản xuất chip, nhà cung cấp thiết bị và người dùng cuối là rất quan trọng. Những sự hợp tác như vậy có thể thúc đẩy đổi mới trong sản xuất các bộ phận cũ và đảm bảo rằng nhu cầu của các ngành công nghiệp khác nhau dựa trên những linh kiện này được đáp ứng một cách hiệu quả.

Nghiên Cứu Điển Hình: Thành Công và Thách Thức

Trong việc khám phá việc tích hợp sản xuất bộ phận cũ vào các nhà máy mới, một số ví dụ cung cấp cái nhìn sâu sắc về những thành công và thách thức mà nỗ lực này đối mặt.

Sản xuất analog của Texas Instruments (TI) trong các nhà máy wafer 300-mm mới: TI đã đạt được bước tiến trong việc cân bằng sản xuất bộ phận mới và cũ. Họ đang xây dựng các nhà máy wafer 300-mm mới cụ thể để phục vụ nhu cầu sản xuất analog của họ tại các nút công nghệ không phải là tiên tiến nhất. “Nhà máy mới này là một phần của lộ trình sản xuất 300-mm dài hạn của chúng tôi để xây dựng công suất mà khách hàng của chúng tôi sẽ cần trong nhiều thập kỷ tới," Haviv Ilan, Chủ tịch và CEO tại TI nói. Cách tiếp cận chiến lược này chứng minh khả năng tận dụng công suất nhà máy mới cho sản xuất bộ phận cũ​​.

Sự mở rộng của Samsung với các nút cũ: Samsung Foundry đã mở rộng công suất của mình để bao gồm các nút cũ, chứng minh sự nhận thức về nhu cầu liên tục đối với những linh kiện như vậy. Động thái này là một phần của chiến lược rộng lớn hơn nhằm tăng năng suất và giữ vững vị thế cạnh tranh trên thị trường bán dẫn, cho thấy sự tích hợp thành công giữa khả năng sản xuất cũ và hiện đại​​.

Thiếu hụt chip cũ trong ngành công nghiệp ô tô gần đây: Ngành công nghiệp ô tô của Mỹ đã đối mặt với những thách thức đáng kể do thiếu hụt chip cũ trong đại dịch Covid-19. Mặc dù có công suất sản xuất cao, nguồn cung cấp trong nước không thể đáp ứng nhu cầu về chip cũ, đặc biệt là những chip tại nút 40nm hoặc lớn hơn. Sự thiếu hụt này đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất ô tô của Mỹ, giảm đáng kể lịch trình sản xuất xe hơi và góp phần vào lạm phát​​.

Trong khi các công ty như Texas Instruments và Samsung đã chứng minh các chiến lược thành công, ngành công nghiệp rộng lớn hơn vẫn đối mặt với thách thức trong việc giải quyết tất cả các vấn đề và hậu quả của việc hỗ trợ sản xuất bộ phận cũ trong các nhà máy mới.

Tương Lai của Hỗ Trợ Bộ Phận Cũ

Một trong những thách thức chính trong việc hỗ trợ bộ phận cũ sẽ là việc cân bằng chi phí sản xuất với khả năng kỹ thuật. Việc thích nghi các thiết kế cũ với quy trình sản xuất mới có thể tốn kém, và khả năng kinh tế của những nỗ lực này sẽ là một yếu tố quan trọng cần xem xét. Ngoài ra, chuỗi cung ứng cho các bộ phận cũ sẽ cần phải thích nghi với sự thay đổi trong quy trình sản xuất và tính sẵn có của vật liệu. Điều này có thể bao gồm việc tìm kiếm nhà cung cấp mới hoặc phát triển các vật liệu thay thế tương thích với cả công nghệ sản xuất cũ và mới.

Nhìn về phía trước, việc hỗ trợ các linh kiện cũ trong các nhà máy sản xuất mới không chỉ là một vấn đề kỹ thuật - đó là một yêu cầu chiến lược đòi hỏi sự nỗ lực phối hợp từ nhiều bên liên quan. Từ nhà hoạch định chính sách đến nhà sản xuất và từ nhà cung cấp đến người dùng cuối, một cách tiếp cận hợp tác là rất quan trọng. Khi ngành công nghiệp tiếp tục đổi mới và phát triển, việc tích hợp thành công sản xuất các linh kiện cũ vào các nhà máy mới sẽ đứng như một minh chứng cho khả năng của ngành trong việc tôn vinh quá khứ của mình trong khi xây dựng một tương lai bền vững và tiến bộ.