Ngành chip Nhật Bản đang phục hồi

Cuối những năm 1980, các nhà sản xuất chất bán dẫn Nhật Bản đã chiếm hơn một nửa thị trường toàn cầu về bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM). Bị đe dọa bởi thành công của Nhật Bản, Mỹ đã áp đặt các biện pháp bảo đảm chống bán phá giá và áp dụng mức thuế 100% đối với DRAM của Nhật Bản, buộc Nhật Bản phải mở cửa thị trường cho các nhà sản xuất nước ngoài.

Chỉ vài năm trước, sự hồi sinh của chip Nhật Bản được coi là không thể. Sau khi mất đi sự thống trị toàn cầu vào những năm 1990, Nhật Bản đã tụt hậu khoảng một thập kỷ so với các công ty công nghệ hàng đầu ở Đài Loan, Hàn Quốc và Mỹ.

Năm 2019, Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI) đã tổ chức các cuộc thảo luận ban đầu để xây dựng chiến lược bán dẫn quốc gia mới. Lúc bấy giờ, thậm chí nhiều thành viên hội đồng METI không mấy tin tưởng vào sự hồi sinh thành công của ngành chip nước này.

Chưa dừng lại, thặng dư thương mại của Nhật Bản về thiết bị và linh kiện điện, điện tử đã giảm kể từ giữa những năm 2000 và chuyển thành thâm hụt vào năm 2022. Thâm hụt có khả năng sẽ trầm trọng hơn khi quá trình số hóa ngày càng tăng. Tình trạng thiếu chip trong đại dịch COVID đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến ngành công nghiệp ô tô lớn của Nhật Bản, làm nổi bật tầm quan trọng của khả năng phục hồi chuỗi cung ứng.

Hơn nữa, chính sách công nghiệp đã quay trở lại trên toàn cầu. Chất bán dẫn đã trở thành tâm điểm chú ý do lo ngại về an ninh quốc gia. Căng thẳng thương mại và công nghệ giữa Mỹ và Trung Quốc đã thay đổi đánh giá về mối đe dọa của Nhật Bản. Trong bối cảnh này, rõ ràng là Nhật Bản cần có hướng đi mới để phục hồi ngành công nghiệp bán dẫn của mình.

Hai sự kiện mới đây đã tạo nên bước ngoặt, đem đến niềm hi vọng cho ngành chip của Nhật Bản, bao gồm quyết định xây dựng nhà máy sản xuất tại Kumamoto của TSMC và lời kêu gọi của IBM đề xuất hợp tác với Rapidus.

Chiến lược phục hồi ngành bán dẫn của METI bao gồm ba bước: tăng cường năng lực sản xuất trong nước, hình thành liên minh với Hoa Kỳ về công nghệ thế hệ tiếp theo và phát triển công nghệ tương lai mang tính đột phá.

Chính phủ Nhật Bản đã chi 3,9 nghìn tỷ yên (27 tỷ USD) từ năm tài chính 2021 đến năm 2023 để hỗ trợ ngành công nghiệp bán dẫn, vượt xa Đạo luật CHIPS của Hoa Kỳ về tỷ trọng trong tổng sản phẩm quốc nội.

Là một phần của bước đầu tiên, Japan Advanced Semiconductor Manufacturing (JASM), một liên doanh giữa TSMC, Sony và Denso, đã được thành lập tại Kumamoto để sản xuất chip logic. Sau khi nhận được phần lớn trợ cấp của chính phủ, JASM sẽ xây dựng một nhà máy thứ hai tại Kumamoto vào cuối năm nay với cùng các đối tác, cộng với Toyota.

Một thành phần cốt lõi của bước thứ hai trong chiến lược của METI là Rapidus, một công ty khởi nghiệp được chính phủ hậu thuẫn với sự tham gia của 8 công ty lớn của Nhật Bản bao gồm Toyota, Sony, Denso, Kioxia, NEC, NTT, Softbank và Mitsubishi UFJ.

Rapidus đang hợp tác với IBM và IMEC, trung tâm R&D vi điện tử hàng đầu châu Âu, để sản xuất hàng loạt chip 2 nanomet vào năm 2027. Tiến độ có vẻ đầy hứa hẹn. Khoảng 100 kỹ sư từ Rapidus đang ở New York làm việc với các kỹ sư của IBM về phát triển công nghệ. Trong khi đó, thiết bị quang khắc cực tím từ ASML của Hà Lan được sử dụng để sản xuất chất bán dẫn tiên tiến dự kiến ​​sẽ được giao vào cuối năm nay.

Một sự phát triển quan trọng nhưng ít được biết đến của ngành bán dẫn Nhật Bản là việc thành lập Trung tâm công nghệ bán dẫn tiên tiến (LSTC) vào năm 2022. LSTC dẫn đầu hoạt động R&D trong khi Rapidus xử lý sản xuất. LSTC rất quan trọng đối với sự phát triển chất bán dẫn tiên tiến của Nhật Bản, bao gồm thiết kế chip, thiết kế bóng bán dẫn vật lý, quy trình sản xuất nhanh, công nghệ vật liệu và đóng gói tiên tiến.

Bước thứ ba của chiến lược METI, Nhật Bản đặt mục tiêu sản xuất công nghệ thay đổi cuộc chơi dựa trên sự hội tụ của quang tử và điện tử; có khả năng mang lại lợi ích cho các trung tâm dữ liệu và công nghệ 6G đòi hỏi tốc độ truyền dữ liệu cực cao, độ trễ thấp và hiệu quả năng lượng.

Bất chấp mọi dấu hiệu đầy hứa hẹn, sự phục hưng của ngành chip Nhật Bản vẫn phải đối mặt với những trở ngại nghiêm trọng. Thiếu kỹ sư được đào tạo là một vấn đề rất lớn. Nhiều kỹ sư giàu kinh nghiệm đã ra nước ngoài làm việc và hiện đã ngoài 50 tuổi. Tỷ lệ sinh giảm và số lượng sinh viên tốt nghiệp ngày càng giảm của Nhật Bản cho thấy nguồn nhân lực trong nước không đủ đáp ứng nhu cầu của ngành.

Sự tập trung của chính phủ Nhật bản đối với Rapidus-LSTC là một khoản đầu tư mạo hiểm. Rapidus không có kinh nghiệm sản xuất chip và dựa vào công nghệ 2 nm của IBM. Hiện tại, công nghệ chip tiên tiến nhất của Nhật Bản đang ở mức 40 nm. Một số nhà phân tích gọi nỗ lực tiến tới 2 nm trong vòng hai năm là "thành tựu công nghệ vô song".

Mặc dù Rapidus đang nhận được trợ cấp của chính phủ lên tới gần 1 nghìn tỷ yên, nhưng các thành viên trong liên minh của công ty chỉ đóng góp được tổng cộng 7,3 tỷ yên. Khoản tài trợ này không đủ để đáp ứng nhu cầu dự kiến ​​là 5 nghìn tỷ yên để bắt đầu sản xuất hàng loạt. Hơn nữa, các công ty chip phải đầu tư trong chu kỳ suy thoái để sẵn sàng cho sự phục hồi, nhưng cấu trúc thực thể chung của Rapidus có thể trì hoãn việc ra quyết định.

Một mối quan tâm khác là hiệu quả của LSTC trong việc kết nối R&D và thương mại hóa. Vì hầu hết các thành viên ủy ban đều đến từ học viện, nên việc liên kết nghiên cứu từ phòng thí nghiệm với sản xuất tại nhà máy sẽ là một thách thức.

Tuy nhiên, cam kết mới của Nhật Bản trong việc hỗ trợ ngành công nghiệp chip của mình là táo bạo và mang tính chiến lược. Không giống như những nỗ lực trước đây, chính sách công nghiệp bán dẫn mới nhất tận dụng các liên minh công nghệ quốc tế mạnh mẽ và cung cấp các khoản trợ cấp lớn cho các công ty nước ngoài. Trong một diễn biến trớ trêu, căng thẳng giữa Hoa Kỳ và Trung Quốc đang tạo cơ hội cho Nhật Bản giành lại vinh quang trong quá khứ của mình trong lĩnh vực bán dẫn, mà một số người cho rằng đó là "cơ hội cuối cùng" của nước này.