Bên trong mạng lưới chip mới của Huawei
Huawei cùng một nhóm công ty chip liên kết đang đẩy nhanh các thương vụ mua lại, xây dựng nhà máy và kế hoạch mở rộng công suất trên khắp Trung Quốc. Mục tiêu là kết nối thành một chuỗi cung ứng bán dẫn trong nước tự chủ, có thể đáp ứng mọi nhu cầu, từ bộ xử lý điện thoại thông minh đến bộ tăng tốc AI cho trung tâm dữ liệu. Nỗ lực này thể hiện qua các công trình đang được xây dựng, làn sóng đầu tư vào vật liệu và thiết bị sản xuất chip, cũng như vai trò điều phối ngày càng rõ nét của Huawei trong việc kết nối các nhà cung cấp vốn trước đây hoạt động riêng lẻ.
Nội dung
Phạm vi hoạt động rất rộng, bao gồm thiết bị sản xuất cốt lõi, chất cản quang và hóa chất chuyên dụng, thiết bị đóng gói và kiểm thử, cùng phần mềm tự động hóa thiết kế điện tử mà các nhà thiết kế cần để chuyển bản thiết kế thành chip. Một cụm cơ sở sản xuất mới đang hình thành ở Thâm Quyến, nơi ba địa điểm gắn với Huawei và các đối tác thân cận đang được triển khai nhờ nguồn vốn do thành phố hỗ trợ. Huawei vận hành một tổ hợp, trong khi nhà sản xuất thiết bị chip SiCarrier và nhà sản xuất bộ nhớ SwaySure phụ trách hai địa điểm còn lại. Nhân viên và chuyên môn được luân chuyển giữa các cơ sở, giúp phát triển quy trình chung và phối hợp xử lý sự cố.
Đằng sau hoạt động xây dựng là một chương trình đầu tư tăng tốc sau khi Huawei bị Mỹ áp đặt biện pháp kiểm soát xuất khẩu vào năm 2019. Các thống kê công khai cho thấy Huawei và những quỹ liên quan đã đầu tư vào hơn 60 doanh nghiệp trong lĩnh vực chip. Các công ty liên kết hiện đang hợp nhất đối thủ trong nước, mở rộng công suất và phát triển các sản phẩm thay thế linh kiện nhập khẩu. Mục tiêu là bảo đảm nguồn cung cho các thiết bị chủ lực như dòng điện thoại Mate và sản phẩm trung tâm dữ liệu như bộ xử lý AI Ascend, đồng thời giảm phụ thuộc vào những điểm nghẽn ở nước ngoài.
Vì sao Huawei tái thiết chuỗi cung ứng chip
Biện pháp kiểm soát xuất khẩu hạn chế những gì người mua Trung Quốc có thể mua trong các lĩnh vực chip logic tiên tiến, bộ tăng tốc AI, thiết bị sản xuất chip và phần mềm thiết kế. Mỹ đã siết chặt quy định nhiều lần kể từ năm 2019, bổ sung các nhóm sản phẩm như bộ nhớ băng thông cao và những mẫu AI mới hơn. Các đối tác chủ chốt ở Nhật Bản và Hà Lan cũng phối hợp áp dụng kiểm soát đối với thiết bị quang khắc và các công cụ khác. Năm nay, Đài Loan cũng đưa Huawei và Tập đoàn Sản xuất Bán dẫn Quốc tế (SMIC) vào danh sách các thực thể cần được phê duyệt khi giao dịch công nghệ nhạy cảm. Động thái này gây khó khăn cho hoạt động hỗ trợ thiết kế chip và nguồn cung vật liệu chuyên dụng vốn trước đây được chuyển từ hòn đảo này đến khách hàng Trung Quốc.
Các hạn chế buộc Huawei phải thay thế đầu vào cốt lõi và chuyển hướng hoạt động phát triển. Trước khi bị áp đặt hạn chế, công ty dựa vào Intel, Qualcomm, Broadcom và TSMC. Sau khi các biện pháp kiểm soát có hiệu lực, Huawei thắt chặt quan hệ với các nhà cung cấp trong nước như SMIC trong lĩnh vực chế tạo tấm bán dẫn và BOE Technology trong lĩnh vực màn hình. Ở tầng phần mềm, Huawei phát triển HarmonyOS như một lựa chọn thay thế cho các dịch vụ di động của Google mà hãng không còn được cài đặt sẵn, đồng thời thúc đẩy các dịch vụ đám mây và doanh nghiệp để đa dạng hóa doanh thu.
Bắc Kinh đáp lại bằng chính sách và nguồn vốn. Các chương trình quốc gia, trong đó có Quỹ Lớn (Big Fund) và kế hoạch 5 năm hiện hành, rót nguồn lực vào quang khắc, vật liệu, đóng gói tiên tiến và phần mềm thiết kế. Những thay đổi về lãnh đạo đã tập trung hóa việc ra quyết định trong lĩnh vực khoa học và công nghệ. Trong bối cảnh đó, Huawei chuyển từ một doanh nghiệp viễn thông hàng đầu thành đơn vị điều phối chuỗi cung ứng, kết nối các nhà sản xuất thiết bị, doanh nghiệp vật liệu và nhà thiết kế chip vào một quy trình chung nhằm đạt tự chủ.
Hoạt động xây dựng thể hiện ra sao trên thực địa
Tại Thâm Quyến, ba cơ sở liên kết với Huawei và các đối tác được thiết kế để hỗ trợ lẫn nhau. Huawei vận hành một dây chuyền hướng đến sản xuất bộ xử lý điện thoại thông minh và chip AI Ascend. SiCarrier cung cấp thiết bị chế tạo tấm bán dẫn và kỹ thuật quy trình, còn SwaySure tập trung vào bộ nhớ. Chính quyền địa phương hỗ trợ tài chính cho tổ hợp này, trong khi các nhóm nhân sự luân chuyển giữa các cơ sở khi cần. Cấu trúc này giống một mạng lưới nội bộ gồm các nhà cung cấp chuyên môn hóa, chịu sự điều phối của một văn phòng chương trình trung tâm, thay vì một nhà máy tích hợp theo chiều dọc duy nhất.
Lộ trình công nghệ dựa vào quang khắc cực tím sâu (DUV), vốn có thể tiếp cận trong nước, thay vì quang khắc cực tím siêu cao (EUV), hiện bị hạn chế. DUV không thể tạo ra các đặc điểm nhỏ nhất chỉ trong một lần phơi sáng, nên các kỹ sư phải dùng kỹ thuật tạo nhiều mẫu, chia mẫu thành nhiều lượt căn chỉnh. Huawei đã có bằng sáng chế về kỹ thuật tạo mẫu bốn lần tự căn chỉnh, sử dụng các lớp đệm và quy trình ăn mòn được kiểm soát chặt chẽ để tạo những đường nét rất nhỏ bằng DUV. Phương pháp này có thể đạt kích thước đặc điểm như ở các nút công nghệ 7 nm, dù làm tăng chi phí và khiến việc kiểm soát tỷ lệ thành phẩm lẫn năng suất trở nên khó khăn hơn.
Phần mềm thiết kế cũng là một mắt xích quan trọng. Tự động hóa thiết kế điện tử (EDA) là bộ công cụ chuyển kiến trúc chip thành sơ đồ bố trí phù hợp với một quy trình sản xuất cụ thể. Nhiều công cụ hàng đầu có nguồn gốc từ Mỹ và chịu các hạn chế về cấp phép. Các nhà cung cấp trong nước đang tìm cách lấp khoảng trống đối với những quy trình dựa trên DUV. Qiyunfang, đơn vị liên kết với SiCarrier, gần đây đã giới thiệu hai sản phẩm EDA có sở hữu trí tuệ độc lập. Huawei được cho là đang kiểm chứng và tinh chỉnh các quy trình này để đáp ứng nhu cầu của mình, từng bước thay thế công cụ nhập khẩu ở những lĩnh vực chịu hạn chế.
Vật liệu và kiểm thử cũng đang được phát triển song song. Chất cản quang, lớp phủ nhạy sáng dùng trong quang khắc, lâu nay là một điểm nghẽn. Jiangsu HHCK Advanced Materials, nơi Huawei nắm một phần vốn nhỏ, đã mua lại một đối thủ trong nước để tăng sản lượng và mở rộng danh mục sản phẩm. Trong lĩnh vực hóa chất, Huawei hỗ trợ phát triển Zhuhai Cornerstone thành nhà cung cấp trọn gói có khả năng cạnh tranh với các doanh nghiệp lâu năm trên toàn cầu. Ở khâu tiếp theo, Maxone Semiconductor đã vươn lên nhóm dẫn đầu thế giới về thẻ đầu dò MEMS, loại thiết bị chính xác kết nối tấm bán dẫn với máy kiểm thử. Công ty Hubble của Huawei nắm giữ cổ phần đáng kể tại đây. Maxone dự định dùng vốn huy động từ thị trường trong nước để nội địa hóa các đầu vào vẫn phải nhập khẩu và mở rộng sản xuất phục vụ các khách hàng gồm những nhà thiết kế chip, nhà máy đúc chip và nhà cung cấp dịch vụ lắp ráp, kiểm thử thuê ngoài lớn tại Trung Quốc.
Bản đồ đầu tư
Các nhánh đầu tư của Huawei đã rót vốn vào nhiều nhà cung cấp kể từ năm 2019. Hubble đầu tư vào các doanh nghiệp thiết bị, vật liệu và kiểm thử nhằm lấp những khoảng trống bộc lộ sau các biện pháp kiểm soát xuất khẩu. Vertilite, nơi Huawei nắm một phần vốn nhỏ, đã mở cơ sở mới sản xuất bán dẫn hợp chất dùng trong quang học và điện tử công suất, những lĩnh vực làm nền tảng cho thiết bị viễn thông và mạng trung tâm dữ liệu. Shanghai Winscene và Aerotech đang mở rộng sản xuất trong lĩnh vực quang điện tử và điều khiển chuyển động, hỗ trợ các kết nối tốc độ cao và phân hệ thiết bị bán dẫn. Nguồn cung cũng đang được mở rộng trong lĩnh vực vật liệu điện tử và chất cản quang, nơi các doanh nghiệp địa phương mua lại đối thủ để tăng quy mô và nâng cao năng lực quy trình.
Mô hình này nhất quán: Huawei giảm thiểu rủi ro bằng các khoản đầu tư thiểu số, chia sẻ kỹ sư khi cần, sau đó đặt hàng với khối lượng đủ để giúp doanh nghiệp đầu ngành trong nước trưởng thành. Khi xuất hiện điểm nghẽn, các công ty liên kết tìm cách lấp khoảng trống thông qua mua lại hoặc nghiên cứu và phát triển có trọng điểm. Cách làm này hiện thể hiện rõ ở các lĩnh vực vật liệu, chất cản quang, EDA và thiết bị. Trong lĩnh vực điện toán, Huawei tiếp tục phát triển bộ tăng tốc AI Ascend và CPU máy chủ, đồng thời đầu tư vào đóng gói tiên tiến để nâng cao hiệu năng trong bối cảnh bị hạn chế về quang khắc. Trung Quốc cũng đang thúc đẩy RISC-V, một tập lệnh mở, với các công ty internet lớn xây dựng bộ công cụ phát triển và hệ điều hành nhằm tránh các rào cản cấp phép.
Những hạn chế vẫn định hình kế hoạch của Huawei
EUV vẫn nằm ngoài tầm với, và thực tế đó chi phối mọi khía cạnh. Kỹ thuật tạo nhiều mẫu bằng DUV có thể tạo ra các đặc điểm nhỏ hơn, nhưng làm tăng số lần phơi sáng và công đoạn quy trình, kéo theo chi phí cao hơn và tỷ lệ thành phẩm thấp hơn. Nhiều đầu vào tiên tiến vẫn khó thay thế ở quy mô lớn. Bộ nhớ băng thông cao, một số loại màng đóng gói, thiết bị đo lường tiên tiến và thiết bị lắng đọng thế hệ mới nhất vẫn do các nhà cung cấp nước ngoài chi phối. Các lựa chọn thay thế trong nước đang tiến bộ, nhưng việc nhanh chóng mở rộng sản xuất các thiết bị và vật liệu phức tạp lên quy mô lớn vẫn là thách thức.
Hệ sinh thái AI cũng là một thách thức khác. Bộ tăng tốc hiệu năng cao chỉ phát huy tác dụng khi đi kèm một hệ sinh thái phần mềm trưởng thành. Nvidia đã phát triển CUDA trong nhiều năm, tạo lợi thế nhờ trình biên dịch, thư viện và thói quen của giới phát triển. Huawei cùng các doanh nghiệp Trung Quốc khác đang xây dựng trình biên dịch và khung phần mềm phù hợp với chip của mình, với sự hỗ trợ từ các dự án điện toán quốc gia kết nối các cụm máy tính trên nhiều tỉnh. Tiến triển là có thật, nhưng việc chuyển đổi của giới phát triển cần thời gian. Bất kỳ đợt kiểm soát xuất khẩu mới nào cũng có thể buộc các doanh nghiệp thay đổi đột ngột thông số kỹ thuật hoặc nhà cung cấp. Vì vậy, Huawei giữ kín một số phần trong chương trình và làm việc thông qua các đối tác để giảm sự chú ý vào từng đột phá riêng lẻ.
Tác động đối với chuỗi cung ứng toàn cầu
Thị trường bán dẫn đang phân tách thành các khối khu vực chồng lấn lên nhau. Hoạt động mở rộng của Huawei giúp Trung Quốc xây dựng một hệ sinh thái hoàn chỉnh hơn, có thể hỗ trợ các nút công nghệ trưởng thành và chip logic tầm trung bằng thiết bị, vật liệu trong nước, đồng thời thúc đẩy giới hạn của DUV để sản xuất các thiết bị tiên tiến. Các công ty toàn cầu phải đối mặt với thời gian giao hàng lâu hơn, quy trình kiểm tra tuân thủ nghiêm ngặt hơn và nhu cầu sử dụng danh mục vật liệu nội địa hóa để đáp ứng các quy định khác nhau của từng quốc gia. Bộ phận thu mua phải theo dõi liệu một mô-đun có chứa thành phần bị hạn chế hay không, cũng như nhà cung cấp có nằm trong danh sách trừng phạt của Mỹ, Đài Loan hoặc châu Âu hay không.
Đối với các nhà sản xuất chip Mỹ, doanh thu và việc làm bị ảnh hưởng bởi doanh số mất đi tại Trung Quốc. Tác động này góp phần thúc đẩy các cuộc tranh luận ở Washington về tín dụng thuế và phối hợp chặt chẽ hơn với đồng minh để tránh các quy định chỉ áp dụng một phía. Việc mở rộng năng lực sản xuất chip tại Mỹ có thể tăng khả năng chống chịu, trong khi công suất ngày càng tăng của Trung Quốc ở các nút 28 nm, 40 nm và 55 nm tạo ra những mối phụ thuộc mới vào các linh kiện không thuộc nhóm tiên tiến nhất, như chip quản lý nguồn, cảm biến hình ảnh và vi điều khiển. Việc Huawei hợp nhất các nhà cung cấp trong nước cho thấy hệ sinh thái bán dẫn Trung Quốc đang trở nên vững chắc hơn, dù vẫn còn khoảng cách ở nhóm công nghệ tiên tiến nhất. Kết quả là một thị trường bán dẫn có mức độ dự phòng khu vực cao hơn, chi phí tuân thủ lớn hơn và tốc độ chia sẻ công nghệ xuyên biên giới chậm hơn.
Điểm chính
- Huawei và các công ty liên kết đang đẩy nhanh hoạt động mua lại và xây dựng nhà máy để tạo chuỗi cung ứng chip tự chủ tại Trung Quốc.
- Hơn 60 khoản đầu tư kể từ năm 2019 tập trung vào vật liệu, thiết bị, EDA, đóng gói và kiểm thử.
- Mạng lưới ba cơ sở tại Thâm Quyến do Huawei, SiCarrier và SwaySure vận hành chia sẻ nhân sự và công nghệ với sự hỗ trợ của thành phố.
- Huawei dựa vào DUV kết hợp kỹ thuật tạo nhiều mẫu, đồng thời sở hữu bằng sáng chế về kỹ thuật tạo mẫu bốn lần tự căn chỉnh nhằm tiến tới các nút công nghệ tiên tiến.
- Các sản phẩm EDA trong nước đang xuất hiện, trong đó Qiyunfang ra mắt công cụ phù hợp với quy trình sản xuất nội địa.
- Hoạt động phát triển vật liệu bao gồm chất cản quang và hóa chất, với HHCK và Zhuhai Cornerstone mở rộng quy mô để thay thế hàng nhập khẩu.
- Maxone đã vươn lên nhóm dẫn đầu thế giới về thẻ đầu dò MEMS, với Hubble là cổ đông, góp phần tăng cường năng lực kiểm thử.
- Đài Loan hiện hạn chế giao dịch với Huawei và SMIC, phù hợp với chính sách kiểm soát xuất khẩu của các đồng minh.
- Huawei đang phát triển chip AI Ascend và thúc đẩy HarmonyOS, đồng thời mở rộng đóng gói tiên tiến để cải thiện hiệu năng hệ thống.
- Những hạn chế chính vẫn nằm ở thiết bị EUV, bộ nhớ băng thông cao, vật liệu tiên tiến và mức độ trưởng thành của hệ sinh thái phần mềm.
