Nhật Bản tăng tốc xây hệ sinh thái chip AI nội địa, hình thành các “cứ điểm” R&D mới

Chính phủ Nhật Bản lên kế hoạch xây dựng ba trung tâm nghiên cứu – phát triển bán dẫn tích hợp công cụ thiết kế và thử nghiệm hiện đại, nhằm tạo nền tảng cho một hệ sinh thái chip AI “onshore”, giảm phụ thuộc bên ngoài và tái khẳng định vị thế trong cuộc đua công nghệ toàn cầu.

Theo hãng tin Nikkei, chính phủ Nhật Bản đang triển khai chiến lược xây dựng hệ sinh thái sản xuất bán dẫn nội địa, đặt trọng tâm vào việc phát triển các trung tâm nghiên cứu và phát triển (R&D) phục vụ thiết kế, thiết bị và vật liệu bán dẫn phục vụ trí tuệ nhân tạo (AI). Ba cơ sở mới sẽ được trang bị phần mềm thiết kế cao cấp và công cụ phát triển tiên tiến, cho phép doanh nghiệp và trường đại học tiếp cận hạ tầng công nghệ với chi phí tương đối thấp.

HÌNH THÀNH CÁC “CỨ ĐIỂM” R&D CHO CHIP AI THẾ HỆ MỚI

Theo kế hoạch của Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Nhật Bản (METI), trung tâm đầu tiên – tập trung vào thiết kế chip – dự kiến đặt tại Tokyo và đi vào hoạt động vào mùa thu năm 2026. Cơ sở này sẽ hướng đến các ứng dụng như “AI vật lý” (physical AI), lĩnh vực cho phép AI điều khiển robot và máy móc trong môi trường thực tế. Trung tâm sẽ được trang bị các công cụ thiết kế tự động, hệ thống máy chủ tính toán hiệu năng cao và đội ngũ chuyên gia kỹ thuật hỗ trợ doanh nghiệp trong quá trình phát triển sản phẩm.

Trung tâm thứ hai sẽ đặt tại thành phố Chitose, thuộc đảo Hokkaido, gần nhà máy của hãng sản xuất chip nội địa Rapidus. Cơ sở này tập trung vào thiết bị và vật liệu bán dẫn, dự kiến vận hành vào năm tài khóa 2029. Đáng chú ý, trung tâm sẽ sở hữu các máy in thạch bản cực tím bước sóng ngắn (EUV) thế hệ mới từ hãng ASML của Hà Lan – thiết bị cốt lõi trong sản xuất chip tiên tiến.

Ngoài ra, Nhật Bản cũng có kế hoạch xây dựng một trung tâm thử nghiệm dành cho bán dẫn hợp chất – dòng chip nổi bật nhờ tốc độ cao và tiêu thụ điện năng thấp. Khác với chip silicon truyền thống, bán dẫn hợp chất sử dụng vật liệu gồm nhiều nguyên tố, cho hiệu năng vượt trội trong nhiều ứng dụng công nghệ cao. Cơ sở thử nghiệm sẽ được trang bị công cụ kiểm tra đa dạng vật liệu, tạo điều kiện cho nghiên cứu và thương mại hóa.

Ví dụ, bán dẫn gallium nitride (GaN) có thể giảm đáng kể tổn hao điện năng, phù hợp với các máy chủ trung tâm dữ liệu AI, xe điện và thiết bị viễn thông 6G trong tương lai. Việc đầu tư vào lĩnh vực này cho thấy Nhật Bản không chỉ nhắm tới chip logic tiên tiến mà còn muốn mở rộng sang các phân khúc có tiềm năng tăng trưởng mạnh trong kỷ nguyên AI.

Tổng ngân sách dự kiến cho các trung tâm này là 130,6 tỷ yên (khoảng 839 triệu USD), kết hợp nguồn vốn từ Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia (AIST). Chính phủ cam kết đảm bảo các trung tâm mở cửa cho doanh nghiệp và tổ chức nghiên cứu với mức phí hợp lý, qua đó khuyến khích đổi mới sáng tạo trong khu vực tư nhân.

NHẬT THAM VỌNG PHỤC HƯNG NGÀNH BÁN DẪN VÀ TÁI CHIẾM THỊ PHẦN TOÀN CẦU

Trong quá khứ, Nhật Bản từng nắm giữ thị phần đáng kể trên thị trường bán dẫn toàn cầu. Tuy nhiên, ngành công nghiệp này đã suy giảm mạnh trong nhiều thập kỷ, một phần do chiến lược phát triển khép kín và thiếu hợp tác quốc tế. Bài học đó khiến Tokyo xác định rằng sự hợp tác với các công ty và viện nghiên cứu nước ngoài sẽ là yếu tố then chốt trong chiến lược mới.

Những năm gần đây, chính phủ Nhật Bản đã cấp nhiều khoản trợ cấp lớn để thu hút TSMC – tập đoàn sản xuất chip theo hợp đồng hàng đầu thế giới của Đài Loan – và hỗ trợ Rapidus, doanh nghiệp nội địa được kỳ vọng sản xuất chip tiên tiến trong nước. Năng lực sản xuất hàng loạt chip công nghệ cao tại Nhật Bản đang dần hình thành, song để nâng cao sức cạnh tranh thực sự, Tokyo cần mở rộng nền tảng công nghiệp và thị trường tiêu thụ.

Hiện tại, nhóm khách hàng chính cho các dòng chip tiên tiến sản xuất tại Nhật được dự báo chủ yếu là doanh nghiệp nước ngoài. Điều này đặt ra bài toán xây dựng lực lượng khách hàng nội địa đủ mạnh, đặc biệt trong lĩnh vực thiết kế chip AI – mảng đang do các công ty Mỹ như Nvidia thống trị.

Không chỉ tụt hậu trong thiết kế chip AI, Nhật Bản còn đối mặt với sự cạnh tranh ngày càng gay gắt trong các lĩnh vực từng là thế mạnh như thiết bị và vật liệu bán dẫn. Thị phần toàn cầu của các doanh nghiệp Nhật đang dần bị thu hẹp trước sự vươn lên mạnh mẽ của các đối thủ Trung Quốc. Việc xây dựng các trung tâm R&D mới được kỳ vọng sẽ tạo ra “vườn ươm” cho những doanh nghiệp có khả năng trở thành nhà cung cấp cho TSMC và Rapidus. Nếu xuất hiện các công ty nội địa đủ năng lực thiết kế chip AI, họ không chỉ góp phần hoàn thiện hệ sinh thái trong nước mà còn trở thành khách hàng quan trọng thuê ngoài sản xuất tại Rapidus.

Tương tự, việc phát triển các nhà sản xuất thiết bị và vật liệu tương thích với quy trình chế tạo chip tiên tiến sẽ giúp Nhật Bản từng bước giành lại và mở rộng thị phần toàn cầu. Trong bối cảnh chi phí R&D cho công nghệ bán dẫn tiên tiến tăng vọt – với công cụ thiết kế có thể tiêu tốn hàng chục triệu USD và một máy EUV thế hệ mới có giá tương đương – sự hỗ trợ từ nhà nước đóng vai trò then chốt để giảm gánh nặng đầu tư ban đầu cho doanh nghiệp.