Tử huyệt của Trung cộng - Công nghệ bán dẫn
Giữa năm 2018, TT Trump ban hành đạo luật cấm các công ty ở Mỹ cung cấp sản phẩm điện tử cho Hoa Vi (Huawei) và một số hãng khác của Trung cộng.
Dường như hiệu quả của lệnh cấm không cao, cho nên tháng 5.2020, Mỹ nới rộng lệnh cấm đến tất cả các công ty khác trên thế giới đang sử dụng công cụ, thiết bị hoặc bản quyền sở hữu trí tuệ của Mỹ, các công ty đó cũng bị ràng buộc bởi lệnh cấm năm 2018. Có phải đó là cuộc bao vây toàn diện, một độc chiêu điểm vào tử huyệt của Trung cộng?
Không bàn vào tính chất chính trị của quyết định nói trên, bài biên khảo sau đây tìm cách lý giải hậu quả nào Trung cộng sẽ hứng chịu.
Vài dòng về công nghệ bán dẫn
Bán dẫn (Semiconductor) là gì? Nó quan trọng thế nào? Bán dẫn là loại vật liệu không thể thiếu được trong mọi sản phẩm điện tử ngày nay. Trong tiền bán thế kỷ 20, các sản phẩm điện tử đều có vật liệu chủ đạo là đèn chân không (Vacuum tubes), vừa nặng nề, kích thước lớn, năng suất không cao và tiêu thụ nhiều điện năng. Nhưng kể từ 1959, khi Transistor được đưa vào sản xuất hàng loạt, chất bán dẫn đã chấm dứt kỷ nguyên đèn chân không và mở đầu một cuộc cách mạng có một không hai trong công nghiệp điện tử kéo dài tới hôm nay và chi phối sự phát triển của mọi lĩnh vực khác.
Từ thập niên 1960, dựa trên nguyên lý hoạt động của transistor nhị nguyên, người ta bắt đầu nghiên cứu và sản xuất IC (Integrated Circuit), tạm dịch là mạch tích hợp thế hệ một, cũng thường được gọi là Chip. Mỗi IC lớn bằng ngón tay chứa hàng chục hoặc hàng trăm transistor để thực hiện một hoặc nhiều chức năng tiêu chuẩn được thiết kế. Vài loại IC tiêu biểu: cổng tín hiệu, flip-flop, máy đếm v.v... Nhờ công nghệ IC, máy tính hiện đại năng suất cao ra đời. Mô hình IBM-360 là gia đình máy tính nổi tiếng lúc đó, chiếm ngự thị trường thế giới suốt hai thập niên 60 và 70. Kể từ đây, người ta đổ xô vào việc nghiên cứu ứng dụng chất bán dẫn trong các IC với chức năng ngày càng phức tạp, tổng hợp ngày càng nhiều transistor trong một linh kiện và tiêu thụ ngày càng ít năng lượng.
Sáng kiến đầu tiên là chế tạo các Chip vạn năng trong đó chứa sẵn một loạt các linh kiện cơ bản; chúng có thể được biến đổi chức năng bằng chương trình theo yêu cầu đặc thù của khách hàng, đó là những FPGA (Field-programmable Gate Array). Sản phẩm này đã giúp các công ty nhỏ có thể sử dụng công nghệ cao cấp để chen chân vào thị trường, cạnh tranh với các tập đoàn lớn. Tuy nhiên, FPGA chỉ phù hợp cho những ứng dụng đặc biệt với số lượng nhỏ (thí dụ tối đa vài chục ngàn chiếc), hoặc tạm thời sử dụng nó để thử nghiệm chức năng của các sản phẩm mẫu (Prototype).
Để sản xuất hàng loạt với số lượng cao và giá thành hạ, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) là lời giải tốt nhất, nhưng cũng tốn kém nhất để đầu tư trong thời gian thiết kế thử nghiệm, cho nên chỉ có những tập đoàn lớn với phương tiện tài chánh dồi dào và nhiều chuyên gia lành nghề mới có thể đi vào hoạt động đầy rủi ro này. ASIC cũng là bước phát triển cao nhất của công nghệ bán dẫn và chi phối xu hướng phát triển ngành điện tử thế giới.
Thống kê từ 1970 đến 2018 cho biết, trung bình cứ hai năm, mức độ tổng hợp của ASIC tăng lên gấp đôi với lượng tiêu thụ điện năng giảm xuống hơn một nửa. Nếu trong thập niên 1980, ASIC còn sử dụng công nghệ sản xuất Chip ở độ chính xác micro mét, thì bây giờ, hãng nào không nắm vững công nghệ chính xác dưới 10 nano mét thì không có cơ hội cạnh tranh trên thị trường. Các ứng dụng quan trọng nhất và cũng phức tạp nhất hiện nay là CPU (Central Processing Unit), bộ nhớ (Memory) và các SoC (System on a Chip), tức là các Chip hàm chứa cả CPU, bộ nhớ và các chức năng điều khiển khác được tổng hợp trong một linh kiện duy nhất. Ứng dụng dễ thấy nhất của SoC là smartphone. Chúng ta hãy so sánh máy tính IBM-360 ở thập niên 1960, dù lớn bằng một toa xe lửa, nhưng năng lực tính toán của nó còn thua xa một smartphone bỏ túi mà chúng ta đang dùng hàng ngày.
Nói tóm tắt, không có một ngành nào hiện nay không sử dụng sản phẩm điện tử. Và không có sản phẩm điện tử nào mà không hàm chứa sản phẩm bán dẫn ngày càng cao cấp. Công nghệ bán dẫn đang và sẽ còn chi phối sự phát triển lâu dài của mọi ngành công nghệ thế giới. Hậu quả của việc cấm vận sản phẩm bán dẫn đối với Liên Xô và các xứ Đông Âu trong hậu bán thế kỷ 20 cũng cho chúng ta một cái nhìn tương đối: sự tụt hậu của các quốc gia đó gắn liền với khả năng tiếp cận rất hạn chế đến công nghệ bán dẫn mà chủ yếu là máy tính điện tử.
Trung cộng đang đứng ở đâu?
Công nghệ bán dẫn bắt đầu được sử dụng đại trà trên thế giới vào cuối thập niên 1950. Lúc đó, Trung cộng vẫn còn là một quốc gia lạc hậu, thiếu tiền, thiếu chuyên viên để bắt đầu xây dựng các ngành công nghiệp hiện đại. Cho đến đầu thập niên 1980, Trung cộng vẫn chưa có một nhà máy sản xuất Chip thông dụng thế hệ một. Lúc ấy trong các nước gốc Hoa, chỉ có Đài Loan và Hồng Kông là còn theo kịp cạnh tranh với các nước khác trong lĩnh vực sản xuất Chip thế hệ một với độ phức tạp thấp. Nhưng hiện nay, ảnh hưởng của Hồng Kông không đáng kể, chỉ có Đài Loan là còn cạnh tranh trong lĩnh vực sản xuất Chip cao cấp.
Sau 40 năm quyết tâm xây dựng ngành bán dẫn trong kế hoạch thực hiện giấc mộng bá quyền, Trung cộng đạt được gì? Bảng thống kê về doanh thu các nước trong lĩnh vực sản xuất sản phẩm bán dẫn cho chúng ta một cái nhìn tổng quát:
Sau 40 năm cố gắng, Trung cộng chỉ mới đạt được thị phần 4% trên thế giới và cũng cần lưu ý rằng, Trung cộng chỉ mới sản xuất được các Chip có độ tích hợp vừa phải. Các Chip phức tạp, thí dụ như CPU đời mới trong smartphone của Hoa Vi có độ tổng hợp và chính xác cao (7 nano mét), thì họ không đủ trình độ để sản xuất, mà phải giao thiết kế cho công ty TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp) để chế tạo.
Nếu xét riêng về năng lực sản xuất bán dẫn của các công ty Trung cộng so với công ty các nước khác, thì tỉ lệ về công suất còn thấp hơn. Mãi đến quý I năm 2020, Trung cộng mới có một công ty sản xuất Chip lọt vào TOP-10 trên thế giới, đó là HiSilicon, công ty con của Hoa Vi. So với 10 công ty hàng đầu dưới đây, Trung cộng chỉ mới chiếm một tỉ lệ công suất 3,7%. So với toàn thế giới thì tỉ lệ còn thấp hơn.
Bảng xếp hạng doanh thu quý I năm 2020 (tỉ US$)
Nếu chỉ đọc các nghị quyết chính trị hoặc quan sát các tuyên bố hùng hổ của quan chức Trung cộng, người ta có cảm giác rằng, Trung cộng sẽ bắt kịp các nước phương Tây về công nghệ bán dẫn trong vài thập niên tới. Các thành quả của Trung cộng về vũ khí, về không gian, về thiết bị điện tử ứng dụng dễ làm cho chúng ta có ảo giác đó. Nhưng thống kê quốc tế có một ngôn ngữ khác. Kể từ lúc chiến lược “Made in China 2025” ra đời, Trung cộng vẫn không ngừng khẳng định rằng, đến cuối 2020, họ sẽ tự sản xuất 40% nhu cầu sản phẩm bán dẫn trong nước, và sẽ đạt 70% đến năm 2025 [xem Rohde]. Mục tiêu này xem ra sẽ bị trì hoãn ít nhất 25 năm, thậm chí có thể không bao giờ đạt được.
Lĩnh vực sản xuất CPU và SoC cao cấp thì Trung cộng phải dựa vào các nhà sản xuất ngoại quốc, chủ yếu là TSMC. Trong lĩnh vực quan trọng tiếp theo là bộ nhớ (memory), tình hình cũng không khả quan hơn. Công ty đầu tiên của Trung cộng về bộ nhớ DRAM (Dynamic Random Access Memory) là Changxin Memory Technologies (CXMT) có kế hoạch sẽ thử DRAM đầu tiên vào cuối năm 2019. Cho đến bây giờ, thị trường quốc tế vẫn không hề biết đến sản phẩm của CXMT. Với vài ngàn nhân viên và ngân sách 1,5 tỉ US$ mỗi năm, CXMT khó lòng bắt kịp các nước khác [xem Gerstl]. Ngoài ra, với công nghệ 19 nano mét, làm sao CXMT nói chuyện ngang hàng với Samsung, nói gì tới cạnh tranh?
Mục tiêu mà Trung cộng đưa ra về sự độc lập với các nguồn nhập khẩu sản phẩm bán dẫn đòi hỏi nỗ lực lớn về công nghệ và đầu tư tài chánh khổng lồ. Thành công hay không cũng không có gì bảo đảm [xem Rohde]. Đồ thị sau đây cho thấy là Trung cộng chỉ cung ứng được 15% nhu cầu bán dẫn nội địa, thay vì 40% năm 2020 và 70% năm 2025 theo kế hoạch.
Hiệp hội Kỹ nghệ bán dẫn Mỹ (Semiconductor Industry Association) có thống kê còn ảm đạm hơn: “Khoảng cách giữa nhu cầu thị trường Trung cộng với công suất sản xuất nội địa ngày càng xa. Các nhà sản xuất bán dẫn Trung cộng chỉ đáp ứng được 9% nhu cầu thị trường nội địa, phần còn lại do nhập khẩu. [...] Hơn một nửa số lượng nhập khẩu xuất phát từ Mỹ” [xem Müller].
Đấy là tình trạng công nghệ bán dẫn Trung cộng trong lĩnh vực máy tính dân dụng và smartphone. Trong lĩnh vực công nghiệp đặc biệt thì còn tồi tệ hơn. Công ty nghiên cứu thị trường IC Insights cho biết là Trung cộng chưa có một công ty bán dẫn nào có thể sản xuất các linh kiện đặc thù cao cấp như: trung tâm xử lý tín hiệu (Signal Processor), CPU công suất cao dùng trong máy chủ, MCU (Microcontroller Unit), linh kiện có logic đặc thù (Special Logic IC).
Đó là những Chip bán dẫn không thể thiếu trong lĩnh vực tự động hóa và thông minh nhân tạo (Artificial Intelligence). Các loại linh kiện này đang chiếm 1/2 thị trường Trung cộng, tất cả đều phải nhập hoặc mua từ các công ty đa quốc gia đang hoạt động trên lục địa và đã có hàng chục năm kinh nghiệm với hàng vạn nhân viên trên thế giới [xem Gerstl].
Trung cộng không sản xuất được linh kiện cao cấp và nếu không tiếp cận được đến các nguồn cung cấp linh kiện đó, toàn bộ các ngành khác sẽ bị chậm lại nhiều thập niên: điện tử dân dụng, công nghiệp tự động hóa, nghiên cứu vũ khí hiện đại, ngành không gian, sản xuất dược phẩm v.v... vì tất cả phương tiện sản xuất đó đều là thành phẩm cuối cùng của linh kiện bán dẫn cao cấp.
Đòn chí mạng của Mỹ: cấm vận Hoa Vi
Từ giữa năm 2018, các công ty ở Mỹ không được phép cung cấp sản phẩm, dịch vụ và sở hữu trí tuệ cho Hoa Vi. Biện pháp này tuy gây nhiều khó khăn, nhưng Hoa Vi có đủ khôn ngoan để đi đường vòng và tiếp tục thúc đẩy hoạt động của mình. Các nước đồng minh cũng chưa tỏ dấu hiệu sẽ đi theo con đường cứng rắn của Mỹ. Ngoài ra, các liên doanh với công ty Mỹ đang hoạt động ở ngoại quốc thì không bị ràng buộc bởi lệnh cấm, cho nên họ vẫn có thể cung cấp sản phẩm cho Hoa Vi, bằng cách này hay cách khác. Như vậy, lệnh cấm năm 2018 dường như không có hiệu quả gì đặc biệt.
Vì thế, đến tháng 5.2020, Mỹ giáng thêm một đòn chí mạng: cấm luôn tất cả các công ty của mọi nước khác cung cấp sản phẩm và dịch vụ cho Hoa Vi, nếu trên chuỗi cung ứng, các công ty này sử dụng thiết bị, phần mềm, công cụ thiết kế hoặc bản quyền sở hữu trí tuệ của các công ty Mỹ. Biện pháp này cực kỳ hiểm độc đối với lĩnh vực bán dẫn cao cấp không những đối với Hoa Vi mà cho cả ngành bán dẫn Trung cộng. Trong thế giới phương Tây và trong lĩnh vực ASIC, không có một công ty nào mà không sử dụng ít nhiều bản quyền sở hữu trí tuệ của Mỹ. Với biện pháp này, Hoa Vi khó lòng kiếm được đối tác cung cấp Chip cao cấp, ngoại trừ hợp tác với các nước đặc biệt như Iran hoặc Nga. Tuy nhiên, công nghệ bán dẫn của các nước này thì cũng rất tầm thường, chỉ hơn Trung cộng một ít. Có vẻ như công nghệ bán dẫn Trung cộng sẽ bị kéo lùi nhiều thập niên.
Công ty cung ứng quan trọng nhất của Hoa Vi là TSMC (Đài Loan) đã phải từ chối các đơn hàng tiếp tục, chỉ ba ngày sau lệnh cấm của Mỹ. „ Đó là một quyết định khó khăn cho chúng tôi [TSMC], vì Hoa Vi là khách hàng quan trọng thứ hai của công ty, nhưng các nhà sản xuất Chip phải tuân theo quy định của Mỹ“ [xem Nikkei] vì vấn đề bản quyền sở hữu trí tuệ. Được biết là Hoa Vi đã tiếp cận các nhà sản xuất Chip châu Âu như Infineon (Đức) và ST Microelectronics (Hà Lan), nhưng không có kết quả. Các công ty này đều ít nhiều phụ thuộc vào sở hữu trí tuệ của Mỹ, cho nên cũng không muốn có quyết định nào vi phạm lệnh cấm.
Chỉ riêng quyết định mới đây của TSMC cũng cho chúng ta thấy rằng, Hoa Vi chỉ có thể sản xuất smartphone với các CPU đang tồn kho. Ngoài số lượng đó, các điện thoại đời mới của Hoa Vi sẽ ra thị trường chậm trễ ít nhất là một năm, hoặc lâu hơn, không ai đoán trước được. Không chỉ có Hoa Vi, mà các tập đoàn smartphone lớn của Trung cộng như Oppo, Vivo và Xiaomi cũng rơi vào hoàn cảnh tương tự. Trong tình hình hiện nay, thật khó cho Trung cộng để kiếm được đối tác sản xuất Chip cao cấp trong thế giới phương Tây để thực hiện các đơn hàng sản xuất ASIC cao cấp.
Một vấn đề hóc búa hơn là, làm thế nào để Hoa Vi có thể tiếp tục nghiên cứu và sản xuất các thiết bị 5G, một đề tài đang nóng bỏng? Họ có thể thiết kế những hệ thống ưu việt, nhưng làm thế nào để sản xuất bộ mẫu để thử nghiệm? Làm thế nào để sản xuất hàng loạt sau này? Trong các hệ thống 5G, có đầy rẫy CPU và SoC cao cấp mà Trung cộng chưa đủ trình độ để tự sản xuất và phải dựa vào các nhà sản xuất Chip khác. Có lẽ Mỹ không cần phải nhọc lòng thuyết phục đồng minh tẩy chay hệ thống 5G của Hoa Vi. Chỉ riêng lệnh cấm tháng 5.2020 vừa qua đã làm khách hàng bắt đầu nghi ngờ khả năng cung ứng và chất lượng sản phẩm 5G của Hoa Vi sau này. Quyết định vừa qua của Anh và Pháp về 5G của Hoa Vi có lẽ xuất phát từ góc nhìn này, bên cạnh các sức ép chính trị khác.
Rõ ràng là biện pháp trừng phạt nói trên có mục đích "chấm dứt các tiến bộ công nghệ của Hoa Vi và bẻ gãy tham vọng 5G" như Jefferies Equity Research nhận xét. Và bộ trưởng ngoại giao Mike Pompeo cũng không giấu giếm rằng, biện pháp trừng phạt sẽ "nâng cao an ninh quốc gia trong thời đại mà Trung cộng đang cố gắng chiếm ưu thế trong các lĩnh vực mũi nhọn và kiểm soát các công nghệ nhạy cảm" [xem Nikkei]. Mục đích đó tỏ ra là Mỹ đã đạt được sau chưa đầy hai tháng thi hành lệnh cấm toàn diện, vì Hoa Vi là con chủ bài của Trung cộng trong công nghiệp bán dẫn. Ngoài ra, lệnh cấm không chỉ giới hạn cho Hoa Vi mà còn đối với tập đoàn ZTE cũng như hàng chục các công ty khác nhỏ hơn. Con đường phát triển của Trung cộng trong lĩnh vực mũi nhọn này xem ra sẽ vô cùng khó khăn, ngày nào Mỹ chưa dỡ bỏ lệnh trừng phạt.
Đặc biệt ZTE bị thiệt hại nặng nề từ lệnh cấm. Hơn 1/3 linh kiện quan trọng trong các đời smartphone là hàng nhập khẩu từ Mỹ. Dù doanh thu các smartphone này không đóng vai trò quan trọng trong thị trường nội địa, nhưng ở Mỹ thì chúng đứng hàng thứ tư. Có khá nhiều phân tích cho rằng, ZTE sẽ sớm biến mất trên thị trường. Sự phụ thuộc vào các công ty Mỹ quá lớn để ZTE có thể vượt qua khó khăn [xem Müller].
Tương lai ngành bán dẫn Trung cộng sẽ ra sao?
Câu hỏi này tùy thuộc khá nhiều vào một loạt câu hỏi còn bỏ ngỏ. Lệnh cấm đã đánh trúng chỗ yếu của Trung cộng, nhưng liệu nó có hiệu ứng Boomerang quay ngược lại đập vào sự tăng trưởng kinh tế của Mỹ hay không? Liệu sức ép của các công ty Mỹ có mạnh để chính phủ Mỹ phải chấm dứt lệnh cấm? Liệu sự cứng rắn hiện nay là chiến lược nhất quán, hay chỉ là chiêu trò tranh cử của Donald Trump? Liệu Joe Biden có thể thắng cử và chính sách của ông ta sẽ thế nào đối với Trung cộng? Chắc hẳn chúng ta phải đợi đến sau kỳ bầu cử ở Mỹ mới phỏng đoán được một câu trả lời rõ ràng.
Nhưng dường như sự kiềm chế Trung cộng là chiến lược lâu dài của Mỹ, bất kể Dân Chủ hay Cộng Hòa như nhiều nhà phân tích nhận định. Như thế, lệnh cấm vừa qua đã làm bộc lộ sự bối rối của Hoa Vi, tạo nên phản ứng hung hãn của chính quyền Trung cộng và hiệu quả lên sự tăng trưởng ngành điện tử sẽ xuất hiện tương ứng với một độ trì hoãn nào đó. Mỹ không cần dùng đến biện pháp cấm vận trên bình diện quốc gia như họ đã làm với Liên Xô trong thời kỳ chiến tranh lạnh. Mỹ chỉ cần nới rộng các công ty trong danh sách đen, gọi là "entity list", thì sẽ làm cho Trung cộng điêu đứng, công việc nghiên cứu trong mọi ngành sẽ chậm lại, một số dự án nghiên cứu vũ khí, an ninh và không gian phải tạm ngưng vì thiếu linh kiện thiết bị. Đợi đến lúc Trung cộng xây dựng khả năng sản xuất ASIC cao cấp (7 nano mét hoặc chính xác hơn), có lẽ họ sẽ mất vài thập niên, cũng có thể họ sẽ không bao giờ đạt được.
Truyền thông Trung cộng thường trích dẫn chiến lược "Made in China 2025" để tuyên truyền rằng, họ đang bắt kịp Mỹ về công nghệ và sẽ vượt lên hàng đầu trong vài thập niên. Chỉ là duy ý chí, nếu không nói là xảo ngôn. Chính chuyên gia Trung cộng có tư tưởng thực tế cũng xem đó là loại tuyên truyền sáo rỗng.
Lấy vài thí dụ để so sánh: Nhật đã từng song hành ngang ngửa với Mỹ trong suốt các thời kỳ phát triển linh kiện điện tử, từ transistor, qua IC thông dụng đến ASIC. Họ đã từng có những tập đoàn hạng nhất làm công ty Mỹ phải kính nể, họ có thể sản xuất CPU phức tạp, sản xuất bộ nhớ có độ tích hợp cao. Nhưng cuối cùng Nhật vẫn không bắt kịp Mỹ dù rằng với tư cách đồng minh, họ có khả năng tiếp cận vô giới hạn vào công nghệ của Mỹ. Hàn Quốc có thể thắng Mỹ trong lĩnh vực bộ nhớ, nhưng phải vĩnh viễn nhường chỗ cho Mỹ về CPU cao cấp. Các công ty châu Âu với bề dày công nghệ hơn 100 năm vẫn còn thua Mỹ về sản xuất Chip, mặc dù trong thập niên 70, họ là đối tác rất bình đẳng, không ai hơn ai.
Liệu Trung cộng có thể làm tốt hơn các nước nói trên để vượt qua Mỹ và tiến lên dẫn đầu thế giới về công nghệ hay không? Ôi, thật là gay go. Trung cộng hiện nay với 4% thị phần bán dẫn so sánh với Mỹ đã đạt 50%, làm sao vượt qua khoảng cách này trong vài thập niên? Có lẽ là ảo tưởng.
Nếu xem việc kiềm chế Trung cộng là quan trọng để tránh cho thế giới một thảm họa vì "Trung Hoa mộng", thì việc kiềm chế Trung cộng trong lĩnh vực công nghệ bán dẫn cao cấp là biện pháp vô cùng quan trọng. Tương lai công nghệ bán dẫn gắn liền với tương lai của Trung cộng.
Thêm một cước chú nhỏ cho Việt Nam: Trong thế đối đầu Trung-Mỹ hiện nay, đi theo Trung cộng là bước vào cửa tử, hết đường cứu vãn nền sản xuất điện tử quốc gia, đấy là chưa kể những thiệt hại khác to lớn hơn.
Tôn Thất Thông
Hoang Nguyen gởi
