Tại sao chỉ cần một vài công ty Mỹ đủ khiến cả ngành chip toàn cầu quay lưng với Huawei?

Chỉ là một vài công ty Mỹ ít người biết đến, nhưng họ lại nắm trong tay các công nghệ quan trọng nhất đối với quá trình sản xuất chip, từ đó giúp nước Mỹ kiểm soát cả ngành công nghiệp chip toàn cầu.

Thứ Ba vừa qua, Bộ Thương mại Mỹ đã cập nhật lại các quy tắc kiểm soát xuất khẩu công nghệ của mình, mở rộng hơn các biện pháp nhằm ngăn chặn Huawei mua được chip và các linh kiện điện tử khác sử dụng công nghệ hoặc phần mềm của Mỹ. Lệnh cấm mới này xem như bịt hẳn các kẽ hở để Huawei có thể mua được chip Mỹ thông qua các công ty trung gian khác.

Không chỉ vậy, lệnh cấm mới còn cho thấy sự thống trị trên toàn cầu về công nghệ sản xuất chip của Mỹ, khi chỉ một vài công ty đứng đầu trong một vài lĩnh vực quan trọng cũng có thể bóp nghẹt nguồn cung cho người khổng lồ công nghệ Trung Quốc.

Chỉ một vài công ty này đã giúp cho các công nghệ Mỹ – từ phần mềm, bản quyền sở hữu trí tuệ, công cụ thiết kế chip và vật liệu sản xuất chip – có mặt trong hầu như mọi công ty liên quan đến sản xuất chip, từ Qualcomm, Samsung, MediaTek cho đến Sony.

Điều này khiến cho Huawei còn rất ít sự lựa chọn để có thể mua được các chip quan trọng cho hoạt động kinh doanh của mình.

Phần mềm thiết kế chip

Tất cả các công ty hàng đầu trong phần mềm thiết kế chip hiện nay đều là công ty Mỹ. Đó là những cái tên như Cadence Design Systems, Synopsys và Ansys. Mentor Graphics, nhà cung cấp công cụ thiết kế chip lớn thứ ba thế giới, đã được hãng Siemens của Đức mua lại vào năm 2016, nhưng phần lớn hoạt động vẫn nằm tại Mỹ.

Bốn công ty này kiểm soát đến 90% thị trường công cụ thiết kế chip trên toàn thế giới. Hơn nữa, khi họ nắm trong tay hầu hết tài sản sở hữu trí tuệ cần thiết cho thiết kế chip, khiến cho họ có vị trí gần như không thể thay thế trên thị trường.

Ba công ty ARM Ltd, Synopsys và Cadence, kiểm soát hầu hết thị phần tài sản trí tuệ về thiết kế chip

Hiện tại, khi việc thiết kế chip đang ngày càng phức tạp hơn, chỉ có Cadence và Synopsys, hai công ty hàng đầu thế giới hiện nay, mới có thể cung cấp các giải pháp hoàn thiện cần thiết cho việc sản xuất các chip tiên tiến nhất hiện nay. Huawei vẫn có các công cụ thiết kế chip được cài đặt trên máy tính của họ, nhưng chúng là phiên bản cũ. Vì vậy, nếu không có cập nhật và hỗ trợ từ các công ty Mỹ trên, sẽ tốn rất nhiều thời gian và gặp phải nhiều khó khăn khi muốn giải quyết các vấn đề kỹ thuật phát sinh trong quá trình thiết kế.

Bên cạnh lĩnh vực phần mềm là các thiết kế chip để tham chiếu và những tập lệnh điều khiển cần thiết. Trong lĩnh vực này người đứng đầu đang là ARM Ltd, hãng có dấu ấn trong hơn 90% chip di động được sản xuất trên toàn thế giới.

Dù có trụ sở chính tại Anh, trung tâm R&D và các cơ sở chính của ARM lại được đặt ở Mỹ và do vậy, vẫn là đối tượng thuộc quy định kiểm soát xuất khẩu của Mỹ. Đó là còn chưa kể họ cũng sử dụng các công cụ thiết kế chip từ những công ty Mỹ như Cadence trong tài sản trí tuệ của mình.

Tất cả các công ty phát triển chip trên thế giới, bất kể quốc tịch nào, đều dựa trên các công cụ và tài sản trí tuệ từ các công ty này. Cho dù đó là Apple, Huawei, Sony, SK Hynix, Kioxia, NXP, Qualcomm, Nvidia, MediaTek, Broadcom hay STMicroelectronics. Sau khi Bộ Thương mại Mỹ công bố quy định mới vào hôm qua, tất cả các công ty này đều sẽ phải có được giấy phép đặc biệt để xuất xưởng hàng cho Huawei.

Các công ty quan trọng nhất với ngành công nghiệp chip toàn cầu đều là các cái tên của Mỹ hoặc hiện diện tại Mỹ.

Các cỗ máy và hóa chất vật liệu sản xuất chip

Phần mềm thiết kế chip chỉ là một trong nhiều phân khúc thuộc chuỗi cung cấp chip toàn cầu, nơi các công ty Mỹ đang thống trị.

Sau khi các kỹ sư thiết kế nên một con chip, họ thường sẽ thuê ngoài hoạt động sản xuất để hiện thực hóa thiết kế đó. Nhưng cũng giống như việc thiết kế chip, hoạt động sản xuất chip lại phụ thuộc nặng nề vào các thiết bị sản xuất chip và kiểm tra chip do Mỹ sản xuất.

Ba công ty Mỹ – bao gồm Applied Materials, Lam Research và KLA-Tencor – cùng với hãng ASML của châu Âu, Tokyo Electron của Nhật Bản đều là các công ty quan trọng cho việc cung cấp các thiết bị sản xuất bán dẫn trên mỗi thiết bị.

Hãng ASML dù có trụ sở tại Hà Lan nhưng các cỗ máy khắc chip của họ được đóng gói với công nghệ Mỹ và nhiều linh kiện quan trọng bên trong được xây dựng dựa trên công nghệ Mỹ. Vì vậy, vào cuối năm ngoái, hãng ASML đã hoãn xuất xưởng một cỗ máy khắc chip EUV công nghệ mới nhất hiện nay cho hãng SMIC, công ty gia công chip hàng đầu Trung Quốc. Hãng Tokyo Electron cũng sử dụng các linh kiện và công nghệ Mỹ để tạo nên cỗ máy sản xuất chip của mình.

5 công ty Applied Materials, ASML, Lam Research, Tokyo Electron, KLA-Tencor, kiểm soát đến gần 80% thị phần thiết bị chế tạo chip

Không chỉ các máy chế tạo chip, Mỹ còn dẫn đầu trong các lĩnh vực vật liệu và hóa chất cho quá trình sản xuất chip, với các công ty như Dow DuPont, 3M và Corning – mỗi công ty này lại chiếm một vị trí đặc biệt trong cả chuỗi công nghệ sản xuất chip và màn hình. Hiện tại phần lớn màn hình trên thế giới đều cần đến các vật liệu do những công ty Mỹ như 3M và Corning cung cấp, cũng như thiết bị chế tạo chip từ Applied Materials.

Cho dù nhiều công ty châu Á đã trở nên cạnh tranh hơn trong lĩnh vực thiết kế và sản xuất chip, nhưng họ vẫn không kiểm soát được các công cụ cơ bản, tài sản trí tuệ và khoa học vật liệu cơ bản quan trọng đối với cả ngành công nghiệp. Để đạt được đến mức độ năng lực công nghệ cao cấp đó đòi hỏi một sự đầu tư trong dài hạn, tích lũy kinh nghiệm trong nhiều năm cũng như phải được khách hàng đón nhận.

Việc nghiên cứu các công nghệ này thường liên quan đến các ứng dụng nhạy cảm như thám hiểm vũ trụ, nghiên cứu không gian và quân sự – đây cũng là những lĩnh vực được Mỹ nghiên cứu từ nhiều năm nay, cho phép họ nắm được quyền kiểm soát các công nghệ cốt lõi trên.

TSMC là công ty gia công chip lớn nhất thế giới tính theo thị phần còn Samsung là nhà sản xuất bộ nhớ lớn nhất thế giới. Cả hai đều có thể sản xuất hàng loạt các chip cao cấp, nhưng nếu không có các trang thiết bị sản xuất chip tiên tiến của Mỹ, họ sẽ không thể làm được gì.

Cả TSMC và Samsung đều phải phụ thuộc vào các cỗ máy khắc chip EUV của ASML để tạo nên các con chip hiện đại nhất cho mình.

Các quá trình sản xuất chip càng hiện đại, càng khó để thay thế bất kỳ trang thiết bị nào trong chuỗi sản xuất kể trên – bao gồm cả vật liệu, hóa chất, trang thiết bị trong đó – mỗi một phần trong chuỗi sản xuất đó đều đã được thiết kế cẩn thận để đảm bảo hiệu quả và hiệu năng cao nhất cho sản phẩm.

Điều này cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến kế hoạch “phi Mỹ hóa” trong chuỗi cung ứng công nghệ của Trung Quốc.

Các đối trọng từ phía Trung Quốc

Hiện tại Trung Quốc đã có được một số thành công trong quá trình tự chủ về khả năng sản xuất chip cũng như bán dẫn của mình. Họ hậu thuẫn cho SMIC, hãng gia công chip hàng đầu Trung Quốc hiện nay, và nhà sản xuất bộ nhớ Yangtze Memory Technologies, niềm hy vọng của Trung Quốc trong việc đối đầu với Samsung và Micron. Tuy nhiên các công ty này cũng phụ thuộc vào những thiết bị và vật liệu Mỹ để sản xuất chip giống như các công ty khác.

Trung Quốc cũng có công ty cung cấp công cụ thiết kế chip Empyrean Software – do chính phủ hậu thuẫn với hy vọng ngày nào đó có thể thách thức quyền lực của Cadence và Synopsys. Trong khi đó, các nhà cung cấp thiết bị sản xuất bao gồm, Naura Technology và Advanced Micro-Fabrication Equipment, cũng được kỳ vọng có thể thay thế hãng Applied Materials và Lam Research trong tương lai. Tuy nhiên, những công ty Trung Quốc này vẫn còn thua xa đối thủ về năng lực và quy mô sản xuất.

Để theo đuổi tham vọng tự chủ ngành công nghiệp chip của mình, Trung Quốc đã chi ra khoảng 340 tỷ Nhân dân tệ (hơn 49 tỷ USD) cho quỹ Big Fund được thành lập từ năm 2014. Tuy nhiên, theo ông Geoff Blaber, phó chủ tịch nghiên cứu tại hãng CCS Insight cho biết:

“ Bán dẫn là một ngành công nghiệp quy mô toàn cầu. Ngay cả khi bạn có thể đầu tư một số tiền khổng lồ cần thiết để tạo ra năng lực sản xuất bán dẫn, bạn vẫn phải có thể truy cập vào mọi yếu tố khác nhau trong chuỗi cung cấp cần thiết để hiện thực hóa điều đó – và bên trong đó, nước Mỹ vẫn đóng một phần rất quan trọng trong tương lai gần.”