Không khó để nhận ra, ngành bán dẫn toàn cầu đang diễn ra hai cuộc đua mang tính cải cách. Một là, cuộc đua thu nhỏ kích thước và khả năng xử lý của con chip xuống 9nm, 7nm, 5nm, thậm chí 3 nm và 2nm. Hai là, cuộc đua xây dựng các thung lũng silicon với hệ sinh thái chip bán dẫn mạnh mẽ, thúc đẩy nội lực chuỗi cung ứng end-to-end của các cường quốc bán dẫn như Hoa Kỳ, Nhật Bản, Đài Loan, Singapore,….
Trong cuộc đua đó, bang Arizona nổi lên như một “miền đất hứa” thu hút các doanh nghiệp bán dẫn hàng đầu thế giới, không chỉ vì các yếu tố thiên thời, địa lợi, nhân hòa, mà đây còn là “sân chơi” cho các “gã khổng lồ” khẳng định tên tuổi tại trung tâm bán dẫn hàng đầu Hoa Kỳ. Từ đó, hệ sinh thái chip bán dẫn Arizona dần thành hình và không ngừng lớn mạnh.
Thung lũng silicon khởi đầu cho hệ sinh thái bán dẫn Arizona sau này
Năm 2021, Tạp chí Forbes đã gọi Arizona là “Trung tâm Bán dẫn Hoa Kỳ” mới, do sự phát triển của ngành bán dẫn tại đây đạt cấp số nhân trong vài năm qua, nhờ các chính sách thuế ưu đãi, sự hỗ trợ từ địa phương, lực lượng lao động lành nghề và số lượng đất đai sẵn có. Hiện tại, Hoa Kỳ chiếm 12% số cơ sở sản xuất chất bán dẫn của thế giới và Arizona là bang có đóng góp quan trọng trong con số đó.
Bất chấp địa hình khô hạn, Arizona vươn lên trở thành công xưởng sản xuất chip hàng đầu Hoa Kỳ với nguồn cung mạnh mẽ về các vi mạch sử dụng trong nhiều loại thiết bị điện tử, như điện thoại thông minh, máy tính, tivi thông minh, ô tô, thiết bị hàng không vũ trụ,…Để làm được điều đó, Arizona đã nỗ lực thu hút không ít những “ông lớn” ngành bán dẫn đầu tư cơ sở sản xuất tại đây, như: NXP, Intel, Raytheon, Microchip, ON Semiconductor (ONSEMI), VLSI Technology, STMicroelectronics, Marvel, Amkor, Analog Devices, Infineon Technologies, FlipChip, Medtronic, Dialog Semiconductor,... Các công ty này chịu trách nhiệm sản xuất từ bộ vi xử lý, chip nhớ đến hệ thống nhúng và các thành phần tương tự.
Ngoài ra, Arizona còn sở hữu rất nhiều ngành công nghiệp liên quan để đáp ứng nhu cầu cho các xưởng đúc chip. Điển hình như các nhà máy sản xuất hóa chất, nhà cung cấp tấm bán dẫn silicon cũng như các nhà cung cấp dịch vụ và hỗ trợ thiết bị bán dẫn. Tất cả các công ty này đang đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn ở Arizona và góp phần biến bang này thành hệ sinh thái chip bán dẫn trong tương lai.
Trong tương lai gần, rất nhiều cái tên nổi bật ngành bán dẫn cũng đang gấp rút hoàn thành thủ tục và kế hoạch xây dựng nhà máy bán dẫn ở Arizona như TSMC, Taiwan Semiconductor, và Samsung cũng xem Arizona là địa điểm lý tưởng cho một địa điểm Fab mới.
Hệ sinh thái bán dẫn không thể thiếu vai trò của các ngành công nghiệp bổ trợ
Ngày nay, ngành công nghiệp bán dẫn được xếp vào hàng trọng điểm, mũi nhọn phát triển kinh tế của các quốc gia cũng bởi vai trò cốt lõi của nó trong tất cả các thiết bị điện tử, y tế, gia dụng, hàng không, phương tiện di chuyển,.. Do đó, nơi nào có hệ sinh thái chip bán dẫn, nơi đó không thể thiếu các ngành công nghiệp liên quan để tối ưu quy trình cung ứng end-to-end – quy trình từ nghiên cứu, chế tạo và thương mại hóa sản phẩm bán dẫn đầu cuối (end – to – end).
Một số ngành công nghiệp nổi bật gắn liền với chất bán dẫn tại Arizona có thể kể tới:
Trung tâm dữ liệu – Apple / Google / Facebook / CyrusOne
Apple hiện có một trung tâm chỉ huy dữ liệu toàn cầu rộng 1,3 triệu ft vuông nằm ở vùng ngoại ô East Mesa đang phát triển của EastMark, CyrusOne có một trung tâm dữ liệu rộng 1 triệu mét vuông tọa lạc tại Chandler.
Trước đó, có nhiều công ty cũng công bố kế hoạch xây dựng trung tâm dữ liệu tại khu vực đang bùng nổ này, như Google (dự kiến xây dựng trung tâm dữ liệu rộng 750.000 m2), Facebook (dự kiến xây dựng trung tâm dữ liệu rộng 960.000 m2), thậm chí CyrusOne cũng đang xây dựng trung tâm dữ liệu thứ hai tại Hành lang Công nghệ đường Elliot,…
Nghiên cứu và thử nghiệm xe tự lái
Khu vực tàu điện ngầm Phoenix Arizona (Thành phố Tempe, Mesa & Chandler) cũng đã trở thành nơi thử nghiệm phổ biến xung quanh các đường phố công cộng để nghiên cứu và thu thập dữ liệu về nhiều xe tự lái bắt đầu từ năm 2015, bao gồm Uber, Mobileye, Intel, NURO, Apple và công ty khởi nghiệp Waymo của Google.
Sản xuất xe điện
Ngay phía nam Phoneix, gần thị trấn Casa Grande, nhà sản xuất ô tô điện Lucid Motors có một địa điểm rộng 590 mẫu Anh, nhà sản xuất Semi-Truck năng lượng sạch của Công ty ô tô NIkola có trụ sở chính tại Phoenix, Nikola cũng đang trong quá trình khởi động một nhà máy sản xuất lắp ráp mới vừa được xây dựng gần thị trấn Coolidge để chế tạo xe điện chạy pin nhiên liệu “Tre” (FCEV) của họ.
Thiết bị y tế Điện tử
Trung tâm Arizona cũng có các công ty sản xuất các thiết bị điện tử tiên tiến hàng đầu cho ngành Y tế. Medtronic, công ty hàng đầu về thiết kế, phát triển và sản xuất vi điện tử & vi mạch cấy ghép cho ngành y tế, có cơ sở Sản xuất và Kỹ thuật rộng 30 mẫu Anh đặt tại Tempe.
Mô hình “Hệ sinh thái bán dẫn” có vai trò thế nào?
Theo Lucy Chen, Phó chủ tịch tiếp thị của công ty tư vấn Isaiah Research chia sẻ về hệ sinh thái bán dẫn tại Công viên Tân Trúc với mô hình tương tự Arizona, việc nhiều công ty sản xuất chip ở gần nhau “là một loại tài sản”, “Mỗi giây đều là tiền trong sản xuất bán dẫn. Nếu mất thời gian, bạn sẽ mất tiền”. Theo đó, các xưởng sản xuất chip nên có những công ty liên quan ở gần để có thể hỗ trợ khắc phục, sửa chữa ngay lập tức nếu hệ thống sản xuất có sự cố. Nhất là trong điều kiện cơ sở hạ tầng, giao thông có hạn chế, việc các công ty và nhà cung cấp trong hệ sinh thái ở cùng một địa điểm sẽ tối ưu được chi phí và hiệu suất hoạt động.
Cũng theo các nhà phân tích, sự thành công của các dự án nghiên cứu, sản xuất và thương mại hóa chất bán dẫn đầu cuối (end-to-end) thường chịu ảnh hưởng rất nhiều của hệ sinh thái xung quanh chúng. Đó là điều dễ thấy nếu suy xét từ các trung tâm bán dẫn đã trở thành trụ cột của ngành công nghiệp chip toàn cầu khi duy trì được mức tăng trưởng liên tục trong suốt một thời gian dài.
Theo đó, để phát triển hệ sinh thái chip bán dẫn là một quá trình đòi hỏi rất nhiều thời gian, công sức, tiền bạc, cơ sở hạ tầng, nguồn nhân lực chất lượng cao… thậm chí vượt qua ngưỡng cung ứng của một quốc gia. Tính riêng chi phí xây dựng một fab (nhà máy sản xuất chip) tiên tiến hiện nay đã lên tới hàng chục tỷ USD, nên đây chỉ là sân chơi của những “ông lớn” thực thụ.
Khó khăn chưa dừng lại ở đó, ngoài nền tảng về cơ sở vật chất và con người, một hệ sinh thái bán dẫn thành công còn đòi hỏi văn hóa “hỗ trợ” (support) để có thể duy trì sự phát triển bền vững. Đó là môi trường khuyến khích sự hợp tác giao thoa giữa các doanh nghiệp trong cùng hệ sinh thái, đảm bảo nguồn cung – cầu giúp tối ưu hiệu suất hoạt động của các doanh nghiệp nói chung.
Thực tế cho thấy, mặc dù rất nhiều quốc gia và vùng lãnh thổ đã bày tỏ nỗ lực, tham vọng phát triển “thung lũng Silicon” trong địa bàn của mình, nhưng phần lớn đều chưa thành công.