Nơi nào đang Xây dựng Công suất Nhà máy Bán dẫn Mới?

Có một số yếu tố cần được xem xét khi phân tích sự tăng trưởng của ngành công nghiệp bán dẫn. Các thiết bị điện tử mới và chức năng số hóa cải thiện cũng dựa vào sức mạnh xử lý tăng lên từ những thành phần nhỏ hơn nhiều, dẫn đến các sản phẩm có khả năng cao hơn trong gói cực kỳ nhỏ gọn—nghệ thuật số hóa tinh tế nhất. . 

Trong vài năm qua, các ngành công nghiệp đã chứng kiến những thành tựu vĩ đại nhất của mình về số hóa và phát triển bị cản trở bởi sự gián đoạn của thị trường này và, mặc dù cần có sự phục hồi cần thiết, vẫn còn những thay đổi lớn đang diễn ra khi doanh số bán hàng tăng lên đến 15,2% hàng năm. 

Hiện nay, trong tình trạng "dư thừa nghiêm trọng", việc ứng dụng là chìa khóa cho ngành, và những người có khả năng chuyển hướng nỗ lực của mình và cung cấp giải pháp tương thích với trí tuệ nhân tạo sẽ tiếp tục hưởng lợi từ thị phần của mình. Trong nhiều năm, gánh nặng đã được đặt lên khu vực Châu Á-Thái Bình Dương (APAC) để cung cấp cho toàn cầu, chiếm 60% thị phần toàn cầu. 

Với nhiều thành phần hơn trên thị trường, cuộc cạnh tranh thực sự kết hợp giữa giá cả và chức năng, và các công ty như NVIDIA và Advanced Micro Devices (AMD) phụ thuộc vào các chip mạnh mẽ hơn để xây dựng phần cứng thông minh hơn cho một số công ty công nghệ hàng đầu thế giới. 

Xu hướng: AI Thúc đẩy Đổi mới Bán dẫn

Khi AI trở thành một thành phần không thể thiếu trong các thiết bị số và dịch vụ đám mây, việc vận hành các chức năng như vậy đòi hỏi quyền truy cập vào các nguồn dữ liệu rộng lớn cũng như khả năng tích hợp thêm thông tin khi mọi thứ diễn ra. Thực tế là các nhà điều hành đám mây đòi hỏi sự hỗ trợ lớn hơn từ các nhà cung cấp trung tâm dữ liệu để kích hoạt sức mạnh tính toán đáng kể hơn cho các phát triển của họ. 

Điều này vang vọng lên chuỗi đến các công ty như NVIDIA, sản xuất các đơn vị xử lý đồ họa thế hệ tiếp theo (GPUs) có khả năng hỗ trợ các chức năng AI, và xa hơn nữa trên chuỗi là sản xuất chip—trong trường hợp này, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) hỗ trợ trực tiếp doanh số bán hàng toàn cầu của nhà phát triển phần cứng có trụ sở tại Mỹ. 

Bây giờ, khi ngành công nghiệp bán dẫn đã bước vào một trạng thái phục hồi—một trạng thái khỏe mạnh, thực sự—trọng tâm là ở việc năng lực sản xuất mới sẽ xuất hiện ở đâu, và cuộc đua để tận dụng AI có thể là một yếu tố quan trọng.

Các Nhà Cung Cấp Đám Mây của Mỹ Chia Sẻ Nhu Cầu Chip

Theo dữ liệu từ TrendForce, nhu cầu ngày càng cao đối với các máy chủ AI phổ biến sẽ được ảnh hưởng bởi các nhà cung cấp đám mây Bắc Mỹ, như Google, Microsoft và Amazon Web Services (AWS)—khách hàng chính của NVIDIA và AMD. 

Điều này sẽ dẫn đến sự hợp tác nhiều hơn giữa những công ty như NVIDIA và AMD với tư cách là nhà cung cấp GPU và các gã khổng lồ công nghệ dẫn đầu trong môi trường số. Kết quả là, dự đoán rằng 60% nhu cầu toàn cầu sẽ đến từ những người chơi hàng đầu—Meta là một ví dụ khác—và Microsoft sẽ thu được nhiều nhất. 

Vậy, kết quả của điều này là gì? Có khả năng chúng ta sẽ thấy các gã khổng lồ công nghệ của Mỹ hợp tác để xây dựng một vị thế cao trong thế giới được dẫn dắt bởi AI, một phần do nhà sản xuất bán dẫn hàng đầu của Châu Á. 

Về mặt GPU và các linh kiện phần cứng khác, tuy nhiên, để cung cấp các chức năng AI mà các doanh nghiệp lớn mong đợi, khả năng sản xuất những linh kiện như vậy sẽ diễn ra tại Mỹ nhờ vào sự hợp tác nội bộ giữa các doanh nghiệp phần cứng và phần mềm chủ chốt. 

Cơ Hội Giữa Mỹ và Trung Quốc trong Sản Xuất Bán Dẫn Toàn Cầu

Thực tế mà ngành công nghệ phải đối mặt là sự thống trị áp đảo của Châu Á trong các đổi mới công nghệ thế giới. Một ví dụ về điều này có thể được tìm thấy tại cơ sở sản xuất wafer Newport ở Vương quốc Anh, hiện nay đang chia sở hữu chính với Nexperia—một doanh nghiệp có trụ sở tại Hà Lan nhưng thuộc sở hữu của Shanghai dưới Wingtech. 

Công ty có trụ sở tại Mỹ Vishay thông báo vào tháng 11 năm 2023 rằng họ sẽ mua Newport Wafer Fab với giá 177 triệu USD, điều này phần nào đại diện cho sự chuyển giao quyền lực từ cột này sang cột khác—giữa Mỹ và Trung Quốc. Tuy nhiên, có vẻ như không thể có cuộc thảo luận nào trong lĩnh vực này mà không có sự tham gia của Châu Á—như chúng ta sẽ thảo luận tiếp theo. 

Châu Âu Lấy Lại Khả Năng Sản Xuất Chip

Vào tháng 9 năm 2023, Đạo luật Chip của Liên minh Châu Âu đã có hiệu lực nhằm mục đích lấy lại quyền kiểm soát đối với doanh số bán dẫn địa phương và cải thiện khả năng phục hồi trong một thị trường biến động, tăng cường vị thế công nghệ của khu vực. Điều này sẽ cho phép đầu tư lớn hơn vào thị trường bán dẫn của EU với số tiền khổng lồ là 45 tỷ USD (khoảng 41 tỷ euro), với 11,7 tỷ USD (10,7 tỷ euro) được bơm vào nghiên cứu và phát triển (R&D) mới và khả năng sản xuất. 

Quan trọng là phải lưu ý rằng những quỹ này nhằm mục đích thu hút đầu tư từ các nhà sản xuất chip hàng đầu như Intel—nhà đầu tư lớn nhất trong khối thương mại của mình—và TSMC, nhưng chủ yếu là để thu hút thêm sự phát triển của khả năng sản xuất fab của Châu Âu. 

Mặc dù kế hoạch của Châu Âu rất tham vọng, nhưng những cam kết về khí hậu rộng lớn của nó cũng đặt ra thách thức khi nhiều sự chú trọng được đặt vào việc giảm phát thải công nghiệp, điều này, đến lượt nó, tạo ra hạn chế khi hiệu quả năng lượng cũng là một yếu tố quan trọng trong nỗ lực sản xuất ngày càng tăng của nó. 

Thách Thức Hiện Tại của Sản Xuất Bán Dẫn

Một số thách thức cụ thể của ngành bán dẫn cần được các công ty công nghệ hàng đầu xem xét khi họ muốn có được nhiều quyền lực hơn trong các gói nhỏ hơn. 

Hạn Chế về Kỹ Thuật In: Kỹ thuật in quang học truyền thống đã phục vụ ngành công nghiệp tốt khi kích thước của các hợp chất giảm đáng kể qua các năm. Bây giờ, công nghệ in như vậy đạt đến một giới hạn, gặp phải nhiều vấn đề phức tạp với các micro-component. Sự phát triển của Kỹ Thuật In Tia Cực Tím Cực Mạnh (EUVL) hy vọng sẽ vượt qua những hạn chế này, nhưng nó cũng có thể tốn kém và bị lỗi. 

Thu nhỏ các nút xử lý: Theo bản chất của kỹ thuật số, các công ty yêu cầu nhiều sức mạnh hơn trong những gói càng nhỏ càng tốt. Khi bán dẫn tăng về mật độ và hiệu suất, các nhà sản xuất đối mặt với các vấn đề như rò rỉ dòng điện nhiều hơn, biến đổi và thậm chí càng nhiều lỗi trong sản xuất.

Nguyên liệu cung cấp: Việc thu nhỏ bán dẫn đòi hỏi thành phần mới và nguyên liệu khó kiếm hơn. Các đơn vị càng nhỏ gọn thường kết hợp các hợp chất kim loại mới và vật liệu có khả năng lưu trữ năng lượng cao hơn so với silicon dioxide.

Chi phí: Các quốc gia tăng cường năng lực của mình có thể mong đợi chi phí từ 15 tỷ đến 20 tỷ đô la Mỹ để xây dựng một cơ sở sản xuất đủ mạnh. Để cạnh tranh với khối lượng lớn, các công ty yêu cầu hệ thống phức tạp hơn để đảm bảo hiệu quả sản xuất và chất lượng linh kiện. Ví dụ, giải pháp EUVL cần thiết để phục vụ cho điều này dự kiến sẽ gấp đôi so với chi phí cá nhân hiện tại là 150 triệu đô la Mỹ.

Thiếu hụt kỹ năng: Mặc dù đã phục hồi từ tình trạng thiếu hụt nguyên liệu và linh kiện và đang phát triển công nghệ tiên tiến, ngành công nghiệp vẫn gặp phải tình trạng thiếu hụt nhân lực có kỹ năng để đối phó với sản lượng cao hơn.

Các Khía Cạnh Môi Trường của Việc Tăng Cường Năng Lực Fab

Các thị trường cũng cần chú ý đến các xu hướng đang diễn ra trong lĩnh vực năng lượng. Khi việc cung cấp năng lượng và giảm phát thải carbon trở thành yếu tố quan trọng trong tất cả các hoạt động công nghiệp, việc tăng cường năng lực fab diễn ra khi các tổ chức cũng được kỳ vọng giảm tiêu thụ năng lượng - một quá trình tiêu thụ năng lượng cao để xây dựng công nghệ thấp phát thải của tương lai chỉ làm dịch chuyển tác động của ngành công nghiệp lên cao hơn trong chuỗi cung ứng.

Năng Lực Fab Bán Dẫn Phụ Thuộc vào Vốn

Xét đến tất cả, việc duy trì quỹ đạo tăng trưởng hiện tại đòi hỏi đầu tư đáng kể vào kỹ năng và đổi mới. Các quốc gia mới nổi trong lĩnh vực này - như trường hợp của Châu Âu - dựa vào sự hỗ trợ của các nhà lãnh đạo trong ngành để cung cấp nguồn vốn cần thiết nhằm mua lại thị phần lớn hơn tại thị trường địa phương của họ.

Có vẻ như mọi con đường đều dẫn về phía Đông, nơi các nhà lãnh đạo đã thiết lập vững chắc tiếp tục thu hút sự chú ý của các khu vực khác để hỗ trợ việc tăng cường năng lực của họ theo cách này hay cách khác.