Chính phủ Hoa Kỳ tiếp cận Bộ ba lớn — TSMC, Intel, Samsung — để xây dựng các nhà máy sản xuất chip của Hoa Kỳ - Robot

Intel nhiệt tình đồng ý; TSMC — không quá nhiều.

Tờ Wall Street Journal gần đây đã đưa tin rằng chính phủ Hoa Kỳ đang đàm phán với ba gã khổng lồ sản xuất chip - Intel, TSMC và Samsung - về việc xây dựng thêm nhà máy sản xuất chip ở Mỹ . Các cuộc đàm phán này diễn ra vào thời điểm chính phủ đang ngày càng thúc đẩy khả năng tự cung tự cấp trong công nghệ bán dẫn quan trọng.

Trong một bài báo của Reuters về chủ đề này, Bob Swan, Giám đốc điều hành của Intel, bày tỏ sự quan tâm đến việc xây dựng một nhà máy chuyên biệt - xưởng đúc - hợp tác với Lầu Năm Góc. Một xưởng đúc là cơ sở nhà máy, nơi các tấm silicon được biến đổi thành hàng trăm bản sao giống hệt nhau của một thiết kế chip nhất định.

Người phát ngôn của Intel, William Moss, tuyên bố rằng để đạt được mục tiêu này, công ty hiện đang thảo luận với Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ để cải thiện các nguồn nội địa cho vi điện tử và công nghệ liên quan. Theo Swan, "Điều này quan trọng hơn bao giờ hết, với sự không chắc chắn do môi trường địa chính trị hiện tại tạo ra."

Cơ sở Intel. Hình ảnh được sử dụng với sự cung cấp của Reuters

Công ty sản xuất chất bán dẫn Đài Loan (TSMC) tỏ ra thờ ơ với quan điểm có nhiều xưởng đúc hơn ở Mỹ. Như phát ngôn viên Nina Kao của TSMC giải thích, “Chúng tôi đang tích cực đánh giá tất cả các địa điểm phù hợp, bao gồm cả ở Mỹ, nhưng vẫn chưa có kế hoạch cụ thể”. Tuy nhiên, TSMC đã thảo luận về việc xây dựng một nhà máy ở Mỹ với Apple, khách hàng lớn nhất của họ.

Chính quyền cũng đã liên hệ với Samsung về việc mở thêm các "hoạt động sản xuất theo hợp đồng" tại Mỹ; Samsung đã từ chối bình luận về liên lạc của họ với chính quyền. Hiện tại, Samsung chỉ có một nhà máy sản xuất chip của Mỹ tại Austin, Texas.

TSMC, Samsung và Intel hiện đang chế tạo chip ở đâu?

TSMC điều hành xưởng đúc bán dẫn lớn nhất thế giới . Phần lớn các cơ sở của nó là ở Đài Loan, với hai cơ sở ở Trung Quốc đại lục và một ở Mỹ.

Samsung điều hành 4 cơ sở ở Hàn Quốc, 2 cơ sở ở Trung Quốc và cơ sở nói trên ở Austin.

Các trung tâm sản xuất của Samsung. Hình ảnh được sử dụng với sự hỗ trợ của Samsung

Intel có bốn xưởng đúc (fabs) ở Hoa Kỳ , hai ở Israel, một ở Ireland và một ở Trung Quốc.

Quá trình xây dựng một con chip

Có sức mạnh trong một quá trình sản xuất xảy ra trên đất nhà. Intel gần đây đã phát hành một video về quy trình sản xuất chip của mình , được trình bày trong sáu bước:

Thiết kế. Kiến trúc chip, nhà thiết kế logic và nhà thiết kế mạch tạo ra mạch tạo nên một con chip.
Hoạt động mặt nạ. Một bản sao chính của mạch được đặt trên một tấm mà từ đó các độ phức tạp của mạch có thể được thể hiện trên một tấm silicon trống.
Sự bịa đặt. Hàng trăm bản sao thông tin của mặt nạ được in vĩnh viễn trên silicon.
Sắp xếp và chuẩn bị chết. Tấm wafer bị vỡ ra, tạo ra hàng trăm bản sao của chip.
Lắp ráp và kiểm tra. Các con chip được gắn tỉ mỉ vào từng gói riêng và được kiểm tra.
Xuất kho. Các chuyên gia hậu cần gửi chip đến nhà sản xuất hệ thống hoặc đến các trung tâm phân phối, nơi chúng sẽ được gửi đến OEM hoặc các trang web bán lẻ.

Quy trình sản xuất chip của Intel. Ảnh chụp màn hình được sử dụng với sự hỗ trợ của Intel

Hai bước nghiên cứu và phát triển đầu tiên đòi hỏi chế tạo chuyên biệt, tiên tiến; hai bước cuối cùng là các hoạt động công nghệ thấp, theo truyền thống được hoàn thành bên ngoài Hoa Kỳ. Quá trình chế tạo thực tế - chính là trọng tâm của quá trình sản xuất - phải được hoàn thành trong các cơ sở chuyên biệt, đắt tiền, vận hành khối lượng lớn để có lãi.

Mô hình kinh doanh đúc

Trong một bài báo trên Forbes về việc mở rộng xưởng đúc của Intel tại Hoa Kỳ , giáo sư kinh doanh Harvard Willy Shih giải thích rằng đại dịch COVID-19 hiện nay đã làm gia tăng mối lo ngại về sự gián đoạn chuỗi cung ứng. Chính phủ cũng lo ngại về sự phụ thuộc vào các nhà máy ở châu Á do căng thẳng địa chính trị gia tăng.

Ông báo cáo rằng hầu hết các nhà cung cấp chip lớn, ngay cả những gã khổng lồ như Apple và Qualcomm, về cơ bản đã “gia công” việc chế tạo cho các công ty như TSMC chuyên về nó.

TSMC hiện chỉ có một cơ sở đặt tại Hoa Kỳ. Hình ảnh được sử dụng với sự cung cấp của Reuters

Ngay cả Intel, công ty đã “tiêu thụ” nhiều bộ vi xử lý của riêng mình, về cơ bản đã bỏ cuộc khi kích thước hình học chế tạo đạt 14 mm trong khi thế giới hiện đang áp dụng quy trình in thạch bản 7 mm và thậm chí nhỏ hơn.

Shih kể lại cách IBM, công ty điều hành xưởng đúc của chính mình vào những năm 1990, bắt đầu cung cấp dịch vụ của mình cho những người khác. Tuy nhiên, mô hình kinh doanh của một xưởng đúc khác với mô hình kinh doanh công nghệ tổng quát, và các xưởng đúc của IBM cuối cùng đã bị thay thế bởi nhu cầu nội bộ của công ty. Shih lập luận rằng nếu Intel thực sự muốn tham gia vào lĩnh vực kinh doanh đúc, thì họ phải tránh được cạm bẫy đó.

Các giai đoạn cuối cùng của quy trình đúc - kiểm tra và đóng gói - đang phát triển để có thể tự động hóa được nhiều hơn. Các cuộc đàm phán của chính phủ với Samsung, Intel và TSMC dường như là một nỗ lực để tránh gián đoạn chuỗi cung ứng bằng cách "thuê nhân lực" các bước cuối cùng của quy trình sản xuất tại Mỹ.

Nếu bạn là một kỹ sư liên quan đến thiết kế và sản xuất vi mạch, bạn nghĩ việc tái thành lập các xưởng đúc ở Mỹ sẽ ảnh hưởng gì đến khả năng sản xuất chip tiên tiến của bạn? Chia sẻ suy nghĩ của bạn trong phần bình luận bên dưới.