Làm thế nào để xây dựng chuỗi cung ứng bán dẫn có khả năng phục hồi?

Chất bán dẫn chính là sức mạnh thầm lặng phía sau những chiếc điện thoại, nhà máy, ô tô, bệnh viện và cả hệ thống quốc phòng. Suốt nhiều thập kỷ, chuỗi cung ứng toàn cầu sản xuất ra chúng vẫn vận hành âm thầm.

Tuy nhiên, những sự cố công nghệ lớn trong vài năm qua, đặc biệt là tình trạng thiếu chip trên diện rộng, khiến dây chuyền lắp ráp tê liệt và “kệ hàng công nghệ” bị bỏ trống, theo Tech Node Global.

Điều này cho thấy chuỗi cung ứng cần chuẩn bị cho mọi rủi ro, bởi chỉ một cú sốc ở giai đoạn sản xuất có thể gây ảnh hưởng từ dây chuyền cho đến tận kệ hàng bán lẻ và cả hạ tầng quốc gia. Trong nền kinh tế số ngày nay, khả năng chống chịu không còn là lựa chọn “có cũng được”, mà là yếu tố bắt buộc.

NHỮNG LỖ HỔNG PHỔ BIẾN TRONG CHUỖI CUNG ỨNG BÁN DẪN

Sự mong manh của hệ thống bắt nguồn từ hàng chục năm tối ưu hóa hiệu suất và chi phí, điều này vô tình tạo nên hàng loạt điểm yếu cốt lõi. Vì sản xuất chip là một quy trình toàn cầu có tính phụ thuộc sâu sắc, nền kinh tế thế giới phải đối mặt với nhiều rủi ro lớn, lặp đi lặp lại.

Một trong những lỗ hổng lớn nhất hiện nay là sự tập trung sản xuất ở một khu vực duy nhất, đặc biệt với các loại chip tiên tiến hàng đầu. Chẳng hạn, Đài Loan sản xuất tới 92% lượng chip logic tiên tiến của thế giới. Sự thống trị này đồng nghĩa nếu khu vực gặp căng thẳng chính trị hay thiên tai, toàn bộ chuỗi cung ứng toàn cầu sẽ chịu ảnh hưởng nghiêm trọng.

Tháng 9/2023, giới hoạch định chính sách châu Âu chính thức bày tỏ lo ngại bằng Đạo luật Chip châu Âu (European Chips Act), nhằm giảm phụ thuộc vào nguồn cung bên ngoài và tăng năng lực sản xuất khu vực.

Một tầng rủi ro khác cũng ảnh hưởng đến các ngành ở hạ nguồn như công nghệ thông tin và truyền thông. Giá trị chất bán dẫn chiếm khoảng 8% trong tổng nhu cầu của lĩnh vực này, có nghĩa là một lô chip thiếu hụt có thể nhanh chóng lan rộng đến mọi thiết bị điện tử, và xa hơn nữa.

QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHỨC TẠP VÀ KÉO DÀI

Quá trình sản xuất chip bao gồm hàng trăm, thậm chí hàng nghìn công đoạn trong nhiều tháng, sử dụng thiết bị và công thức được tùy chỉnh cao. Chuỗi sản xuất dài và phức tạp này khiến nhà máy khó phản ứng nhanh trước biến động bất ngờ về nhu cầu.

Nếu một hãng ô tô đột ngột cần thêm chip, các nhà máy không thể tăng sản lượng chỉ sau một đêm. Đặc biệt, sản xuất chip logic tiên tiến có thể cần tới hơn 1.000 bước, nên chỉ một nút thắt hay sai lệch nhỏ cũng có thể lan rộng trong nhiều tuần, thậm chí nhiều tháng.

Chuỗi cung ứng muốn vận hành ổn định cần có khả năng quan sát xuyên suốt theo thời gian thực, để dự đoán sớm tình trạng thiếu hụt hay lỗi chất lượng. Tuy nhiên, trong thực tế, mạng lưới sản xuất chip trải dài qua nhiều quốc gia: nơi này thiết kế, nơi khác cung cấp vật liệu, chỗ khác sản xuất, rồi lại đóng gói ở một quốc gia khác.

Các công ty ở cuối chuỗi, thường là nhà sản xuất thiết bị, chỉ phát hiện vấn đề khi sự cố đã xảy ra ở khâu trước đó. Điều này làm trầm trọng thêm tác động của các gián đoạn nhỏ, biến chậm trễ ngắn hạn thành khủng hoảng lớn.

CHIẾN LƯỢC XÂY DỰNG KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU CHO CHUỖI CUNG ỨNG CHIP

Nhận diện điểm yếu chỉ là bước đầu, điều quan trọng là phải có chiến lược dài hạn để củng cố toàn chuỗi. Khả năng chống chịu có thể được nâng cao thông qua sự hợp tác giữa khu vực tư nhân, liên minh công – tư và chính phủ.

Giải pháp trực tiếp nhất để giảm rủi ro tập trung địa lý là xây dựng năng lực sản xuất tại nhiều địa điểm khác nhau, còn gọi là khu vực hóa. Chính phủ các nước đang đóng vai trò trung tâm trong việc giảm thiểu rủi ro này.

Các chính sách như Đạo luật CHIPS và Khoa học của Hoa Kỳ (CHIPS and Science Act) hay Đạo luật Chip châu Âu đều dành ngân sách lớn để khuyến khích doanh nghiệp xây dựng cơ sở sản xuất hiện đại tại Bắc Mỹ và châu Âu.

Mục tiêu không phải để mọi quốc gia đều tự cung tự cấp, điều này là không thực tế, mà là phân bổ hợp lý từng công đoạn, chẳng hạn điều chỉnh một số khâu đóng gói hoặc cung ứng vật liệu để phù hợp hơn với nhu cầu địa phương. Nhờ vậy, nếu một khu vực gặp khủng hoảng, chuỗi cung ứng toàn cầu vẫn có thể duy trì ổn định.

Doanh nghiệp không thể quản trị rủi ro nếu không nhìn thấy. Vì thế, nhiều công ty đang đầu tư mạnh vào công nghệ giúp tăng tính minh bạch và khai thác dữ liệu.

Các công cụ số và trí tuệ nhân tạo đang được sử dụng để dự báo nhu cầu, mô phỏng rủi ro và thử nghiệm các kịch bản phản ứng. Nhiều doanh nghiệp áp dụng “bản sao số” (digital twin) để mô phỏng toàn bộ chuỗi cung ứng, giúp họ đánh giá trước tác động của một sự cố giả định.

Bên cạnh đó, việc quản lý hàng nghìn mối quan hệ đối tác cũng là yếu tố then chốt cho tính linh hoạt. Các giải pháp Quản lý vòng đời hợp đồng (Contract Lifecycle Management) giúp tự động hóa quy trình này, giảm sai sót và tăng khả năng tuân thủ. Khi toàn bộ dữ liệu hợp đồng được tập trung, doanh nghiệp có thể nhanh chóng đánh giá, giảm thiểu rủi ro và duy trì vận hành trơn tru.

Một chuỗi cung ứng vững chắc không chỉ phụ thuộc vào vị trí sản xuất, mà còn ở năng lực đổi mới. Việc đầu tư liên tục vào nghiên cứu và phát triển (R&D) giúp tạo thêm lựa chọn trong giai đoạn khủng hoảng, từ việc thiết kế kiến trúc chip mới cho đến phát triển phương pháp đóng gói tiên tiến hơn.

Một xu hướng đáng chú ý là tích hợp dị thể (heterogeneous integration), cho phép kết hợp “chiplet” từ nhiều nhà cung cấp khác nhau thành bộ xử lý mạnh mẽ duy nhất. Cách tiếp cận này mở rộng khả năng lựa chọn nguồn cung và giảm phụ thuộc vào một nhà máy sản xuất duy nhất.

Một chuỗi cung ứng bền vững cần có nguồn nhân lực chất lượng cao để vận hành nhà máy, đánh giá nhà cung cấp, lập trình hệ thống kiểm soát quy trình và bảo mật mô hình số.

Để duy trì lượng chuyên gia ổn định, các ngành công nghiệp có thể hợp tác với trường đại học, cao đẳng và doanh nghiệp sản xuất chip nhằm xây dựng chương trình đào tạo chuyên biệt, cấp bằng hoặc chứng chỉ phù hợp với nhu cầu thực tế.

Các chương trình thực tập và đào tạo nghề cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành thế hệ kỹ sư mới, có năng lực quản lý hạ tầng công nghệ cốt lõi. Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) cùng bộ phận CHIPS for America R&D đã ký thỏa thuận hợp tác đầu tư phát triển nhân lực. NSF hiện cũng đang cấp vốn cho chương trình đào tạo thực hành trong phòng sạch và phòng thí nghiệm để sinh viên có cơ hội học trực tiếp.

TƯƠNG LAI CỦA CHUỖI CUNG ỨNG CHẤT BÁN DẪN

Chuỗi cung ứng tương lai sẽ không còn là một dây chuyền lắp ráp toàn cầu duy nhất, mà trở thành mạng lưới liên kết tiên tiến, gồm trung tâm khu vực kết nối bằng tiêu chuẩn chung về bảo mật, khả năng truy xuất và phát triển bền vững.

Với các nhà lãnh đạo trong lĩnh vực công nghệ và kinh doanh, việc duy trì hiểu biết sâu và hợp tác lâu dài là nền tảng để xây dựng một hệ sinh thái ổn định, đổi mới và linh hoạt hơn.