Màn trở lại đầy thách thức của ngành bán dẫn Nhật Bản: Tham vọng, liên minh và cuộc đua giành lại vị thế công nghệ

Nhật Bản táo bạo tìm cách giành lại vị thế dẫn đầu ngành bán dẫn

Tại thành phố Chitose lộng gió trên hòn đảo cực bắc của Nhật Bản, một chương mới trong lịch sử công nghiệp của nước này đang mở ra với tốc độ chóng mặt. Rapidus, startup bán dẫn được nhà nước hậu thuẫn thành lập năm 2022, đã khiến giới công nghệ toàn cầu kinh ngạc khi thí điểm sản xuất bóng bán dẫn 2 nanomet (2nm), thuộc nhóm chip tiên tiến nhất thế giới, chỉ trong vòng ba năm kể từ khi thành lập. Thành tựu đáng chú ý này, dưới sự dẫn dắt của kỹ sư Koike Atsuyoshi 73 tuổi đầy nhiệt huyết, cho thấy quyết tâm giành lại vị thế của Nhật Bản trong một lĩnh vực mà nước này từng thống trị nhưng rồi để mất vào tay các đối thủ ở Đài Loan, Hàn Quốc và Mỹ.

Tuy nhiên, khi Nhật Bản đổ hàng tỷ USD vào nỗ lực phục hưng ngành bán dẫn, những gì được đặt cược vượt xa cạnh tranh giữa các doanh nghiệp. Cuộc đua bán dẫn giờ đây liên quan đến an ninh quốc gia, sức chống chịu của nền kinh tế và chủ quyền công nghệ. Cả thế giới đang dõi theo: canh bạc đầy tham vọng của Nhật Bản có thành công, hay sẽ thất bại trước sự cạnh tranh toàn cầu khốc liệt và những thách thức nội tại không nhỏ?

Từ thống trị toàn cầu đến suy thoái: Nhật Bản đánh mất lợi thế ra sao

Ngành bán dẫn Nhật Bản từng là niềm ngưỡng mộ của cả thế giới. Trong thập niên 1980, các doanh nghiệp Nhật kiểm soát hơn một nửa thị trường chip nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM) toàn cầu, cung cấp sức mạnh cho mọi thứ, từ máy tính đến đồ điện tử tiêu dùng. Nhưng hàng loạt cú sốc, gồm tranh chấp thương mại với Mỹ, đồng yen tăng giá nhanh và việc không chuyển hướng sang chip logic cùng mô hình kinh doanh tách biệt thiết kế và sản xuất (fabless-foundry) đang nổi lên, đã khiến ngành này sa sút nghiêm trọng. Đến những năm 2000, thị phần bán dẫn toàn cầu của Nhật Bản giảm mạnh xuống còn khoảng 10%.

Hệ quả rất sâu rộng. Thặng dư thương mại điện tử của Nhật Bản biến mất, chuyển thành thâm hụt vào năm 2022. Đại dịch COVID-19 phơi bày sự mong manh của chuỗi cung ứng toàn cầu, khi tình trạng thiếu chip làm tê liệt ngành ô tô trọng yếu của Nhật Bản. Trong khi đó, cạnh tranh công nghệ Mỹ-Trung và nguy cơ bất ổn địa chính trị, đặc biệt là quanh Đài Loan, tâm điểm sản xuất chip của thế giới, càng cho thấy rủi ro của việc phụ thuộc quá mức vào nhà cung cấp nước ngoài.

Vì sao bán dẫn quan trọng: An ninh quốc gia và sự tồn vong của nền kinh tế

Bán dẫn là “bộ não” của các thiết bị hiện đại, vận hành mọi thứ từ điện thoại thông minh, xe điện đến trí tuệ nhân tạo (AI) và vũ khí tiên tiến. Như JAPAN Forward lưu ý, đây không chỉ là sản phẩm công nghiệp mà còn là vật liệu chiến lược thiết yếu đối với an ninh quốc gia. Khả năng thiết kế và sản xuất chip tiên tiến nhất hiện được xem là điều kiện thiết yếu để bảo đảm độc lập kinh tế và vị thế dẫn đầu công nghệ.

Nhận thức được điều này, chính phủ Nhật Bản đã đặt mục tiêu tự chủ bán dẫn lên hàng ưu tiên hàng đầu. Luật Thúc đẩy An ninh Kinh tế năm 2022 xác định nguồn cung chip ổn định là mục tiêu cấp bách của quốc gia. Các nhà hoạch định chính sách quyết tâm bảo đảm Nhật Bản có thể đáp ứng nhu cầu trong nước và của các đồng minh, không bị gián đoạn toàn cầu hay cú sốc chính sách đối ngoại chi phối.

Rapidus: Mũi nhọn trong cuộc phục hưng ngành bán dẫn Nhật Bản

Trọng tâm trong chiến lược phục hồi của Nhật Bản là Rapidus, liên doanh công-tư được Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp (METI) hậu thuẫn cùng một liên minh gồm các tập đoàn công nghiệp lớn như Toyota, Sony, NTT và SoftBank. Với hơn 6 tỷ USD trợ cấp chính phủ cùng các khoản đầu tư tư nhân bổ sung, Rapidus đặt mục tiêu sản xuất hàng loạt chip logic 2nm vào năm 2027, vượt qua khoảng cách công nghệ tích tụ suốt hai thập niên chỉ trong vòng năm năm.

Để đạt mục tiêu này, Rapidus đã thiết lập quan hệ đối tác với các doanh nghiệp hàng đầu thế giới: IBM cho phép tiếp cận kiến trúc chip Gate-All-Around (GAA) tiên tiến, còn IMEC của Bỉ cung cấp chuyên môn về quang khắc cực tím bước sóng siêu ngắn (EUV). Công ty đã cử hơn 150 kỹ sư đến trung tâm nghiên cứu của IBM ở New York và các phòng thí nghiệm của IMEC tại Bỉ để đào tạo chuyên sâu. Tháng 12/2023, Rapidus trở thành doanh nghiệp Nhật Bản đầu tiên mua một hệ thống EUV từ nhà cung cấp ASML của Hà Lan, bước đi quan trọng để sản xuất chip ở tiến trình 2nm.

Tháng 7/2025, Rapidus thông báo đã sản xuất thử nghiệm thành công bóng bán dẫn 2nm tại nhà máy ở Hokkaido, một cột mốc mà CEO Koike Atsuyoshi mô tả là “tốc độ đáng kinh ngạc” đối với một công ty chưa đầy ba năm tuổi. Dây chuyền thí điểm hiện là nơi thử nghiệm then chốt; việc giao chip mẫu cho các đối tác như Broadcom được kỳ vọng sẽ quyết định hướng đi tiếp theo của dự án.

Điều gì khiến chip 2nm quan trọng đến vậy?

Chỉ số “2nm” nói đến kích thước của các bóng bán dẫn được khắc trên tấm wafer silicon: bóng bán dẫn càng nhỏ thì càng có thể tích hợp nhiều bóng trên một con chip, giúp tăng hiệu năng và hiệu quả năng lượng. Những con chip này thiết yếu cho AI, điện toán hiệu năng cao và các ứng dụng thế hệ tiếp theo như xe tự hành và viễn thông 6G. Hiện chỉ có một số ít công ty, gồm TSMC, Samsung và Intel, đang chạy đua thương mại hóa công nghệ 2nm, khiến tham vọng của Rapidus càng táo bạo hơn.

Chiến lược nhiều mũi nhọn của Nhật Bản: Trợ cấp, liên minh và xây dựng hệ sinh thái

Nỗ lực phục hưng ngành bán dẫn của Nhật Bản không chỉ xoay quanh Rapidus. Chính phủ đã công bố kế hoạch quy mô lớn, đầu tư hơn 65 tỷ USD đến năm 2030, với mục tiêu tăng gấp ba doanh số chip trong nước lên hơn 15 nghìn tỷ yen. Chiến lược này dựa trên một số trụ cột:

• Trợ cấp quy mô lớn: Trong giai đoạn 2021-2023, Nhật Bản chi 3,9 nghìn tỷ yen (27 tỷ USD) cho lĩnh vực này, xét theo tỷ trọng GDP còn cao hơn cả Đạo luật CHIPS của Mỹ.
• Thu hút đầu tư nước ngoài: TSMC của Đài Loan, nhà sản xuất chip lớn nhất thế giới, đã mở nhà máy tại Kumamoto cùng Sony và Denso, đồng thời lên kế hoạch xây nhà máy thứ hai. Các công ty Mỹ như Intel và Micron cũng đang mở rộng hoạt động tại Nhật Bản.
• Các trung tâm nghiên cứu và phát triển: Trung tâm Công nghệ Bán dẫn Tiên tiến (LSTC), thành lập năm 2022, điều phối hoạt động nghiên cứu và phát triển tiên tiến, đồng thời hợp tác với các đối tác quốc tế.
• Tăng sức chống chịu của chuỗi cung ứng: Nhật Bản đầu tư vào cơ sở hạ tầng trọng yếu, chẳng hạn như nhà máy tách khí mới của Air Liquide cung cấp các loại khí thiết yếu cho sản xuất chip, đồng thời hỗ trợ các nhà cung cấp vật liệu và thiết bị trong nước.
• Phát triển lực lượng lao động: Đối mặt với tình trạng thiếu kỹ sư nghiêm trọng, Nhật Bản tuyển dụng nhân lực từ nước ngoài, đặc biệt là Việt Nam, đồng thời đẩy mạnh các chương trình đào tạo trong nước.

Những nỗ lực này không chỉ nhằm khôi phục năng lực sản xuất của Nhật Bản mà còn đưa nước này thành mắt xích không thể thiếu trong liên minh do Mỹ dẫn dắt, hướng tới chuỗi cung ứng bán dẫn tiên tiến và an toàn.

Thách thức: Nguồn vốn, công nghệ và thiếu hụt nhân tài

Dù có đà tiến triển, cuộc phục hưng ngành bán dẫn Nhật Bản vẫn đối mặt với những trở ngại lớn. Như The Diplomat và East Asia Forum chỉ ra, có ba thách thức nổi bật:

1. Nhu cầu vốn khổng lồ

Xây dựng một nhà máy đúc chip đẳng cấp thế giới là một trong những dự án công nghiệp tốn kém nhất. Rapidus cần ước tính 5 nghìn tỷ yen (34,5 tỷ USD) để sản xuất hàng loạt, nhưng đến nay mới huy động được một phần nhỏ từ chính phủ và các nhà đầu tư tư nhân. Dù luật mới cho phép tăng hỗ trợ công và bảo lãnh nợ, những người chỉ trích đặt câu hỏi về việc rót tiền thuế vào một dự án chưa được kiểm chứng. CEO Koike muốn thu hút thêm vốn tư nhân để duy trì quyền tự chủ của công ty, nhưng sự hoài nghi vẫn cao do Rapidus chưa có thành tích hoạt động đáng kể.

2. “Thung lũng chết” trong chuyển giao công nghệ

Chuyển hóa nghiên cứu tiên tiến thành sản xuất hàng loạt ổn định, đạt tỷ lệ sản phẩm tốt cao là việc nổi tiếng khó khăn, giai đoạn này thường được gọi là “Thung lũng chết”. Các kỹ sư của Rapidus đang chạy đua để làm chủ công nghệ GAA của IBM và kỹ thuật quang khắc EUV, nhưng công nghệ chip logic tốt nhất hiện nay của Nhật Bản mới ở tiến trình 40nm, chậm hơn các đối thủ dẫn đầu hai thập niên. Ngay cả khi sản xuất được chip 2nm mẫu, mở rộng lên quy mô thương mại với chất lượng ổn định vẫn là thách thức lớn. Tương lai của Rapidus và tham vọng rộng lớn hơn của Nhật Bản có thể phụ thuộc vào khả năng thu hẹp khoảng cách này.

3. Thiếu hụt nhân tài

Lực lượng lao động ngành bán dẫn Nhật Bản đã suy giảm mạnh trong nhiều thập niên qua; nhiều kỹ sư giàu kinh nghiệm hiện ở độ tuổi ngoài 50 hoặc làm việc ở nước ngoài. Nhật Bản dự kiến thiếu 40.000 kỹ sư, trong khi tỷ lệ sinh giảm càng làm trầm trọng thêm vấn đề. Để bù đắp, các doanh nghiệp Nhật hợp tác với trường đại học Việt Nam và tuyển dụng nhân lực quốc tế, nhưng sẽ cần nhiều năm để xây dựng nguồn cung nhân lực lành nghề ổn định.

4. Tìm khách hàng trong thị trường cạnh tranh khốc liệt

Ngay cả khi vượt qua các trở ngại kỹ thuật và tài chính, Rapidus vẫn phải thuyết phục khách hàng trong thị trường do TSMC và Samsung thống trị; cả hai được dự kiến bắt đầu sản xuất hàng loạt chip 2nm vào năm 2025, sớm hơn mục tiêu của Rapidus hai năm. Rapidus đã công bố hợp tác với Broadcom và đang tìm cách thu hút các công ty ở Thung lũng Silicon, nhưng chưa rõ liệu công ty có thể giành đủ đơn hàng để duy trì hoạt động hay không. CEO Koike hy vọng tạo dựng vị thế riêng bằng thời gian giao hàng nhanh hơn và dịch vụ chuyên biệt, nhưng con đường tới lợi nhuận vẫn chưa chắc chắn.

Liên minh chiến lược và bàn cờ địa chính trị

Nỗ lực phục hưng ngành bán dẫn của Nhật Bản diễn ra trong bối cảnh cạnh tranh Mỹ-Trung ngày càng gay gắt. Mỹ, Nhật Bản và Hà Lan đã phối hợp kiểm soát xuất khẩu nhằm hạn chế Trung Quốc tiếp cận công nghệ sản xuất chip tiên tiến, khiến chuyên môn của Nhật Bản về vật liệu và thiết bị trở thành một nút thắt quan trọng. Đồng thời, Nhật Bản cũng thận trọng trước việc tách rời hoàn toàn khỏi Trung Quốc, đối tác thương mại lớn nhất và thị trường tiêu thụ bán dẫn lớn nhất thế giới. Tháng 5/2024, Thủ tướng khi đó là Fumio Kishida cùng Trung Quốc và Hàn Quốc cam kết tăng cường hợp tác chuỗi cung ứng và tránh gián đoạn.

Thế cân bằng mong manh này phản ánh chiến lược rộng hơn của Nhật Bản: đa dạng hóa chuỗi cung ứng, thắt chặt liên minh với Mỹ và châu Âu, đồng thời duy trì ổn định khu vực. Các quan hệ đối tác của Rapidus với IBM và IMEC, cùng làn sóng đầu tư nước ngoài từ TSMC, Intel và các công ty khác, là trọng tâm của cách tiếp cận này. Nhật Bản cũng đầu tư vào công nghệ đóng gói tiên tiến, tự động hóa và nghiên cứu AI để duy trì lợi thế.

Xây dựng hệ sinh thái: Cơ sở hạ tầng, vật liệu và tự động hóa

Phục hồi sản xuất bán dẫn đòi hỏi nhiều hơn những nhà máy. Nhật Bản đang đầu tư mạnh vào hệ sinh thái hỗ trợ:

• Cơ sở hạ tầng trọng yếu: Các dự án như nhà máy tách khí mới của Air Liquide sẽ cung cấp khí thiết yếu cho sản xuất chip và năng lượng tái tạo, hỗ trợ cả ngành bán dẫn lẫn công nghệ xanh.
• Vật liệu và thiết bị: Nhật Bản vẫn là nước dẫn đầu toàn cầu về chất cản quang và các vật liệu sản xuất chip khác; những công ty như JSR và Tokyo Electron giữ vai trò quan trọng.
• Tự động hóa và quy trình hậu kỳ: Các chương trình hợp tác với Intel và doanh nghiệp Nhật Bản hướng tới tự động hóa khâu lắp ráp và kiểm thử, nâng cao hiệu quả và sức cạnh tranh.
• Nguồn cung năng lượng: Các nhà máy bán dẫn tiêu thụ nhiều năng lượng; nguồn điện ổn định, có thể từ điện hạt nhân, được xem là yếu tố thiết yếu đối với thành công của Rapidus tại Hokkaido.

Rủi ro, chỉ trích và giới hạn của chính sách công nghiệp

Nỗ lực phát triển ngành bán dẫn của Nhật Bản không tránh khỏi tranh cãi. Một số nhà kinh tế cảnh báo trợ cấp quy mô lớn có nguy cơ làm méo mó thị trường và không bảo đảm thành công lâu dài, nhất là khi các đối thủ như Mỹ, Trung Quốc và Hàn Quốc tiếp tục chi nhiều hơn Nhật Bản. OECD và IMF cảnh báo rằng các chính sách công nghiệp ăn miếng trả miếng có thể làm suy yếu quy tắc thương mại toàn cầu và dẫn đến tình trạng kém hiệu quả.

Cũng có những lo ngại về tính bền vững của hỗ trợ công. Khi Nhật Bản chịu sức ép tài khóa và dân số già hóa, chính phủ phải cân bằng giữa nhu cầu đầu tư chiến lược và yêu cầu củng cố ngân sách. Nguy cơ “thiếu hụt nhân tài ngày càng trầm trọng” và thách thức chuyển các đột phá nghiên cứu và phát triển thành sản phẩm thương mại vẫn là những trở ngại đáng kể.

Thành công sẽ có ý nghĩa gì với Nhật Bản và thế giới

Nếu nỗ lực phục hưng ngành bán dẫn của Nhật Bản thành công, lợi ích có thể mang tính chuyển đổi. Chip tiên tiến sẽ vận hành thế hệ tiếp theo của AI, xe tự hành và hạ tầng số, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và ảnh hưởng công nghệ của Nhật Bản. Chuỗi cung ứng trong nước có sức chống chịu tốt hơn sẽ tăng cường an ninh quốc gia và giảm mức độ dễ tổn thương trước các cú sốc toàn cầu. Tác động lan tỏa sẽ trải rộng nhiều ngành, từ ô tô đến năng lượng tái tạo, đồng thời củng cố vai trò của Nhật Bản như một nhân tố chủ chốt trong hệ sinh thái công nghệ toàn cầu.

Nhưng chặng đường phía trước đầy bất định. Như East Asia Forum nhận định, “Không phải thứ gì lấp lánh cũng là vàng”: nguy cơ thất bại là có thật và cái giá của những bước đi sai lầm có thể rất lớn. Hiện tại, dây chuyền thí điểm của Rapidus ở Hokkaido vừa là biểu tượng hy vọng, vừa là phép thử cho quyết tâm của Nhật Bản.

Tóm tắt

• Nhật Bản đang đặt cược lớn vào nỗ lực phục hồi ngành bán dẫn, với Rapidus đi đầu và đặt mục tiêu sản xuất hàng loạt chip 2nm vào năm 2027.
• Chính phủ đã cam kết hơn 65 tỷ USD trợ cấp và ưu đãi, qua đó thu hút đầu tư nước ngoài và xây dựng hệ sinh thái nghiên cứu và phát triển vững mạnh.
• Những thách thức chính gồm nhu cầu vốn khổng lồ, trở ngại công nghệ, tình trạng thiếu hụt nhân tài nghiêm trọng và cạnh tranh toàn cầu khốc liệt.
• Liên minh chiến lược với IBM, IMEC, TSMC và các đối tác khác là trọng tâm trong cách tiếp cận của Nhật Bản, cùng với việc cân bằng quan hệ với cả Mỹ và Trung Quốc.
• Thành công sẽ tăng cường an ninh kinh tế và vị thế dẫn đầu công nghệ của Nhật Bản, nhưng nguy cơ thất bại và méo mó thị trường vẫn đáng kể.
• Kết quả sản xuất thí điểm của Rapidus và khả năng giành được khách hàng sẽ mang tính quyết định đối với tương lai cuộc phục hưng ngành bán dẫn Nhật Bản.