Nhật Bản: Ông trùm đứng sau ngành công nghiệp bán dẫn

Ở những năm 80, 90 ngành công nghiệp bán dẫn của Nhật Bản luôn ở vị thế TOP đầu thế giới. Là nhân tố quan trọng giúp nền kinh tế Nhật phát triển được như ngày hôm nay.

Nhưng khoảng gần 10 năm trở lại đây, vị thế của Nhật Bản ngày càng đi xuống, họ bị Hàn Quốc, Trung Quốc dần chiếm thị phần.

Nhưng đó chỉ là bề nổi của vấn đề, chứ thực ra Nhật vẫn là một ông trùm trong ngành công nghiệp bán dẫn. Vì sao ư? Chúng ta hãy cùng đọc bài viết này nhé !

OK ! Khi nói tới ngành công nghiệp bán dẫn, số đông mọi người thường nghĩ ngay đến những con IC, chip xử lý (CPU) máy tính hay di động là chủ yếu.

Nhưng thực ra ngành công nghiệp này có rất nhiều thành phần liên quan, và sau đây mình sẽ đưa ra những thứ cốt lõi nhất. Và những thứ cốt lõi này phần đông đều do Nhật Bản nắm giữ.

I. Máy móc, thiết bị để sản xuất

Không một ngành công nghiệp nào có thể phát triển thuận lợi nếu thiếu đi máy móc công nghệ cao. Nhất là đối với ngành bán dẫn, những chiếc máy hay hệ thống sản xuất trị giá hàng chục triệu đô là chuyện bình thường.

Hiện nay, công nghệ quang khắc EUV đang là tương lai của ngành bán dẫn. Các thế hệ vi xử lý mạnh mẽ nhất hiện nay trên tiến trình 7nm hay 5nm đều dựa trên công nghệ này, tương lai các tiến trình nhỏ hơn sẻ càng phụ thuộc vào công nghệ quang khắc EUV.

Trên thế giới hiện nay có 2 công ty có thể nói là hàng đầu trong việc cung cấp các thiết bị tinh vi này là ASML ( Hà Lan ) và TEL ( Nhật Bản ).

Trong đó TEL được biết đến là nhà sản xuất thiết bị chế tạo chip bán dẫn lớn thứ 3 thế giới. Công ty này đang nắm giữ công nghệ lớp phủ dùng để tráng lên tấm wafer silicon bằng hóa chất, nhằm tạo hình mạch in.

Còn đối với công nghệ kiểm tra lỗi mà “một mẻ” chip được làm ra thì hiện nay trên thế giới hiện chỉ có một công ty của Nhật Bản là Lasertec.

Từ năm 2019 đến tháng 3/20120, công ty này đã đạt được đơn hàng trị giá hơn 65 tỷ yên và dự kiến đến năm 2022 con số này sẽ còn tăng mạnh khi nhu cầu sản xuất trên thế giới ngày càng tăng.

Với các thiết bị vạch mẫu bảng mạch trên mặt nạ quang, công ty NuFlare Technology cũng là một công ty thiết bị bán dẫn nổi tiếng của Nhật .

Công ty này đã hợp tác cùng với IMS Nanofabrication (Áo) và phát triển thành công một hệ thống vẽ mặt nạ đa chùm (lên tới 260.000 chùm laser) vô cùng tinh vi,  đây cũng là thiết bị đầu tiên trên thế giới có khả năng này.

Theo NuFlare Technology, một số nhà sản xuất chip bán dẫn đã tỏ ý quan tâm tới thiết bị của họ.

Các thiết bị của Nhật Bản quan trọng tới mức mà đối thủ của họ là Hàn Quốc cũng phải phụ thuộc rất nhiều. Theo số liệu thống kê, trong 7 tháng đầu năm nay, Hàn Quốc nhập khẩu 1.7 tỷ USD các thiết bị từ Nhật, tăng 77.2% so với cùng kỳ năm ngoái.

Sự phụ thuộc này còn thể hiện ở việc các kỹ sư Nhật được miễn cách ly COVID-19 tại các khu công nghệ cao, sử dụng để sản xuất chip. Vì đơn giản các kỹ sư của Hàn không đủ khả năng tự vận hành máy móc mà phải nhờ bên phía Nhật.

Chốt lại phần đầu tiên của bài viết này, chúng ta đã thấy được sự hiện diện cả những công ty Nhật Bản trong nghành công nghiệp bán dẫn. Họ có thể không cần sản xuất chip nhưng họ thiết kế cái quan trọng hơn là máy để làm ra con chip.

Bây giờ chúng ta sẽ đi tới phần tiếp theo, đó chính là nguyên, vật liệu sản xuất trong ngành bán dẫn. Hãy cùng xem thử Nhật Bản có bao nhiêu ông trùm trong lĩnh vực này nhé.

II. Nguyên vật liệu sản xuất bán dẫn

Về cơ bản để cho ra được một bộ vi xử lý (CPU) cần có 2 thứ rất quan trọng đó là Tấm Bán Dẫn Thô (bare wafer) và Tấm Hình Mẫu (photomask). Chúng ta sẽ phân tích từng nguyên liệu một nhé.

#1. Tấm bán dẫn thô

Đây là một đĩa hình tròn, được làm từ silicon nguyên chất và chưa qua gia công bán dẫn.

Chất liệu của tấm này ảnh hưởng trực tiếp tới thành phẩm là con Chip. Tùy theo yêu cầu thiết kế của vi xử lý, mà các kỹ sư sẽ thay đổi hàm lượng cũng như chất cho vào silicon.

Hiện nay, thị trường tấm bán dẫn thô gần như nằm trong tay Nhật Bản, điển hình là các công ty sau.

Shin-Etsu Chemical được thành lập vào năm 1928, ban đầu đây chỉ là một  công ty sản xuất phân bón. Nhưng qua thời gian, đi cùng với sự phát triển của Nhật Bản cũng đã chuyển dịch kinh tế theo hướng công nghệ cao, và họ được sự ủng hộ của chính phủ.

Nên ngày nay, Shin-Etsu Chemical là một  tập đoàn hóa chất khổng lồ ở Nhật Bản, hoạt động trong rất nhiều lĩnh vực từ thiết bị điện tử, y tế cho đến xây dựng hay nông nghiệp.

Đáng chú ý với ngành bán dẫn, Shin-Etsu ngoài cung cấp tấm bán dẫn thô ra thì họ còn đẩy mạnh phát triển nghiên cứu và bán các loại hoá chất chuyên dùng trong ngành bán dẫn, ví dụ như photoresist (dùng trong quang khắc), Silicon Nitride hay Silane…

Theo bán cáo năm 2018, kinh doanh bán dẫn mang lại cho Shin-Etsu 3.5 tỉ đô la Mỹ (24% tổng doanh thu) với lợi nhuận lên tới 1.2 tỉ đô (42% tổng lợi nhuận). Có thể nói đây là một công ty top đầu trong việc cung cấp nguyên vật liệu để sản xuất bán dẫn cho thế giới.

Đứng thứ 2 trong chuỗi cung ứng vật liệu sản xuất bán dẫn là Silicon United Manufacturing Corporation hay SUMCO được thành lập năm 1999. SUMCO hiện có trụ sở chính tại Tokyo,  trong năm 2018, SUMCO đạt doanh thu 3 tỉ đô la Mỹ, lợi nhuận là 800 triệu đô.

Chúng ta có thể thấy trên thế giới có 3 công ty đứng đầu trong việc cung ứng tấm bán dẫn thô thì Nhật Bản đã chiếm mất 2 vị trị đầu bảng.

Quá khủng khiếp phải không ạ! Nên đừng vội nhìn bên ngoài khi thấy các hãng điện tử Nhật Bản đang bị tụt lùi so với Hàn hay Trung. Nhật đang nắm giữ những thứ cốt lõi của ngành bán dẫn nên không thể xem thường được.

#2. Tấm hình mẫu

Tấm hình mẫu hiểu đơn giản nó như là bản vẽ thiết kế của con chip vậy, khi có bản vẽ rồi bạn chỉ cần in nó lên bề mặt tấm bán dẫn và tiến hành đặt linh kiện theo bản vẽ.

Có thể thấy rõ Photomask là một thành phần cực kì quan trọng trong quá trình sản xuất thiết bị bán dẫn, đơn giản là vì nếu không có bản vẽ thì lắp chip kiểu gì được.

Máy móc sản xuất thì có thể hư, nhưng vẫn khắc phục được. Nhưng nếu tấm hình mẫu có lỗi, nghĩa là bản vẽ thiết kế mà bị sai thì cả lô (hàng trăm, thậm chí hàng nghìn con chip) chỉ có vứt đi mà thôi..

Ngày nay, với việc con chip xử lý ngày càng tinh vi, càng nhỏ thì việc kiểm tra tấm hình mẫu có thể lên tới 18 giờ, gần gấp đôi so với một vài năm trước, khi thiết kế ngày càng phức tạp và kích cỡ được thu nhỏ. Và một điều nữa, thị trường tấm hình mẫu hiện nay vẫn bị thống lỉnh bởi các công ty Nhật.

Dẫn đầu là một công ty Nhật, Dai Nippon Printing (DNP) có trụ sở chính ở Tokyo, được thành lập năm 1876.

Cũng giống như những tập đoàn khổng lồ khác của Nhật, DNP hoạt động gần như trên tất cả các lĩnh vực in ấn, từ thông tin truyền thông, đồ nội thất ( ở Việt Nam ta có thể biết đến là sơn Nippon) cho đến điện tử (Photomask, tấm nền LED).

Năm tài chính 2018 , bộ phận điện tử của DNP đóng góp 1.75 tỉ đô la Mỹ (13.3% tổng doanh thu) với lợi nhuận là 320 triệu đô (48.6% tổng lợi nhuận).

Thứ 2 vẫn là một công ty Nhật, với cái tên Toppan Printing – công được thành lập năm 1900 và có trụ sở chính tại Tokyo, Nhật Bản.

Toppan có hoạt động kinh doanh ở hầu hết các lĩnh vực in ấn, truyền thông, đến thiết bị điện tử. Có vẻ như các tập đoàn lớn của Nhật đều giống các tập đoàn bên Hàn, hoạt động ở rất nhiều lĩnh vực.

Trong năm tài chính 2019, bộ phận điện tử của công ty này đạt doanh thu 1.8 tỉ đô la Mỹ (chiếm 13.3%) và lợi nhuận 130 triệu đô (chiếm 30.3%).

Như vậy, với những thống kê bên trên thì lại có thêm một lĩnh vực nữa trong ngành công nghiệp bán dẫn mà Nhật Bản nắm quyền chi phối.

Ở cả 2 thành phần vật liệu làm nên con chip xử lý thì có đến 2 công ty Nhật nắm quyền ở mỗi lĩnh vực, thật sự là kinh khủng đấy.

Vâng, và qua 2 phần của bài viết thì chúng ta có thể khẳng định, Nhật Bản vẫn là một ông trùm của ngàng công nghiệp bán dẫn, chỉ có điều là họ ở sau không ồn ào, không quảng cáo như những công ty của Hàn hay Trung mà thôi.

Bài viết có sử dụng nhiều tư liệu tham khảo khác nhau, và hi vọng là bài viết này sẽ hữu ích với bạn, chúc các bạn thành công !

CTV: Lê Đinh Hoàng Vũ – Blogchiasekienthuc.com