Nhật Bản cam kết 536 tỷ yen hỗ trợ Micron sản xuất hàng loạt DRAM tiên tiến tại Hiroshima

Vì sao khoản trợ cấp này quan trọng vào lúc này

Nhật Bản cam kết hỗ trợ Micron Technology tối đa 536 tỷ yen (khoảng 3,63 tỷ USD) để đẩy nhanh sản xuất DRAM tiên tiến tại cơ sở Hiroshima của công ty Mỹ. Gói hỗ trợ do Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp quản lý, hướng đến cả nghiên cứu và phát triển lẫn chi tiêu vốn, đồng thời nhằm đưa Micron vào giai đoạn sản xuất hàng loạt dòng bộ nhớ mới khi nhu cầu gắn với trí tuệ nhân tạo và nâng cấp trung tâm dữ liệu tăng lên. Theo các mốc kế hoạch được chia sẻ với đối tác trong ngành, Micron dự định bắt đầu xuất xưởng DRAM tiên tiến từ Hiroshima sớm nhất vào năm 2028. Khoản hỗ trợ đưa Micron vào nhóm những doanh nghiệp nước ngoài nhận được hỗ trợ lớn nhất trong nỗ lực phát triển ngành bán dẫn của Nhật Bản, bên cạnh các dự án thúc đẩy sản xuất chip logic tiên tiến và công nghệ đóng gói tại Hokkaido và Kyushu.

Khoản tài trợ sẽ được sử dụng như thế nào

Khoản hỗ trợ được thiết kế để tài trợ cho quá trình chuyển sang các thế hệ công nghệ sản xuất DRAM mới, vốn cần thiết bị quang khắc cực tím bước sóng siêu ngắn (EUV), phòng sạch mới và các công cụ quy trình chuyên dụng để khắc, lắng đọng, kiểm tra và đo lường. Thế hệ bộ nhớ này, thường được gọi là DRAM 1 gamma trong các lộ trình công nghệ của ngành, chứa được nhiều bit hơn trên cùng một diện tích, giảm điện năng tiêu thụ và tăng tốc độ cho máy chủ, máy tính cá nhân, điện thoại thông minh và xe tiên tiến. Các nhà cung cấp Nhật Bản có thế mạnh về chất cản quang, khí và thiết bị chính xác, những mặt hàng sẽ được sử dụng trong dự án, qua đó tạo lợi ích lan tỏa cho mạng lưới cung ứng trong nước.

Giới chức cho biết hỗ trợ của chính phủ sẽ bù đắp khoảng một phần ba chi phí vốn đủ điều kiện. Cơ chế này khuyến khích đầu tư chung từ khu vực tư nhân, đồng thời rút ngắn thời gian thu hồi vốn của các dự án chip dài hạn nhiều rủi ro. Micron đã chuẩn bị mở rộng khuôn viên Hiroshima sau những phê duyệt trước đó của chính phủ, giúp công ty đưa thiết bị EUV vào và nâng cấp các dây chuyền sản xuất. Gói hỗ trợ mới mở rộng nỗ lực này, hướng đến sản xuất hàng loạt thực sự vào cuối thập niên.

DRAM tiên tiến và 1 gamma là gì

DRAM là bộ nhớ làm việc ngắn hạn bên trong mọi thiết bị điện toán. Nó lưu trữ dữ liệu mà bộ xử lý cần truy cập nhanh. DRAM thường tiến bộ qua các thế hệ công nghệ, mỗi thế hệ thu nhỏ các cấu trúc trên chip để có thể đặt nhiều ô nhớ hơn trên một tấm wafer. Thế hệ 1 gamma là một phần trong chuỗi công nghệ của ngành, gồm cả 1 alpha và 1 beta. Cách đặt tên khác nhau tùy công ty, và các nhãn nanomet dùng cho chip logic không áp dụng trực tiếp cho DRAM. Điều quan trọng là thế hệ công nghệ mới có thể chứa nhiều bộ nhớ hơn trong cùng không gian, với hiệu suất tốt hơn và tốc độ nhập xuất cao hơn.

Vì sao EUV quan trọng với bộ nhớ

Quang khắc EUV sử dụng ánh sáng có bước sóng rất ngắn để tạo ra các hoa văn cực nhỏ trên silicon. Các thế hệ DRAM trước đây dựa vào kỹ thuật tạo hoa văn nhiều lần, đòi hỏi nhiều lượt quang khắc và khắc để tạo ra các cấu trúc nhỏ. EUV thay thế một số công đoạn đó bằng một lần phơi sáng, giúp cải thiện độ chính xác của hoa văn và có thể giảm nguy cơ lỗi. Với các nhà sản xuất DRAM, EUV cho phép thu nhỏ ô nhớ, bố trí các cấu trúc sát nhau hơn và tạo hoa văn đáng tin cậy hơn ở những lớp quan trọng như đường wordline và bitline. Dù thiết bị EUV đắt đỏ và vận hành phức tạp, công nghệ này có thể rút ngắn tổng thời gian chu trình và giúp đạt mức tăng mật độ cần thiết ở các thế hệ 1 beta và 1 gamma.

Lộ trình và những gì có thể chờ đợi từ Hiroshima

Micron đã vạch ra lộ trình nhiều năm cho Hiroshima, trong đó công tác chuẩn bị địa điểm và đưa thiết bị vào bắt đầu từ trước khi đạt sản lượng lớn đầu tiên. Kế hoạch của ngành cho thấy hoạt động xây dựng sẽ tăng tốc vào năm 2026, tiếp theo là lắp đặt các hệ thống EUV cốt lõi cùng thiết bị hỗ trợ. Các cơ sở mới dự kiến đi vào hoạt động khoảng năm 2027, với những lô DRAM tiên tiến đầu tiên được xuất xưởng từ năm 2028. Khung thời gian này phản ánh thực tế thị trường. Ngành bộ nhớ trải qua đợt suy giảm sâu vào năm 2023, buộc các công ty phải cân đối lại chi tiêu tiền mặt và hàng tồn kho. Kế hoạch Hiroshima được sắp xếp để đón đầu làn sóng nhu cầu máy chủ và AI tiếp theo, khi các nhà khai thác đám mây triển khai những nền tảng cần dung lượng bộ nhớ lớn hơn và giao diện nhanh hơn.

Các sản phẩm có thể được sản xuất tại Hiroshima gồm DDR5 nhanh hơn cho máy chủ và máy tính cá nhân, DRAM tiêu thụ điện năng thấp cho thiết bị di động, và DRAM đồ họa cho bộ tăng tốc và trò chơi điện tử. DRAM không thay thế bộ nhớ băng thông cao được sử dụng bên cạnh các bộ tăng tốc AI, nhưng hai nhóm này có liên hệ với nhau. Các cụm máy chủ AI vẫn dựa vào dung lượng lớn bộ nhớ DDR trong máy chủ chủ, còn bộ xử lý đồ họa sử dụng DRAM chuyên dụng có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn. Tăng mật độ bit và giảm điện năng ở cấp DRAM cơ bản là yếu tố quan trọng giúp các triển khai AI quy mô lớn hiệu quả hơn.

Điều chỉnh chính sách công nghiệp của Nhật Bản

Nhật Bản từng chiếm hơn một nửa sản lượng chip toàn cầu vào cuối thập niên 1980. Đến năm 2022, tỷ trọng của nước này giảm xuống còn khoảng 9% khi hoạt động sản xuất chuyển ra nước ngoài và đầu tư chững lại. Kể từ đó, chính phủ đã điều chỉnh lại cách tiếp cận. Thay vì tìm cách tái thiết một ngành nội địa khép kín, Tokyo chuyển sang hợp tác với các doanh nghiệp đồng minh và đầu tư vào nghiên cứu chung. Nỗ lực này bao gồm Trung tâm Công nghệ Bán dẫn Tiên tiến, kết nối chính phủ, doanh nghiệp và đại học, cùng các sáng kiến khuyến khích công nghệ đóng gói tiên tiến và duy trì vị thế dẫn đầu về vật liệu, lĩnh vực các công ty Nhật Bản có thế mạnh. Các nhà hoạch định chính sách cũng xem nguồn cung chip tiên tiến ổn định là yếu tố thiết yếu đối với an ninh kinh tế, sau khi những cú sốc đại dịch và gián đoạn hàng hải cho thấy sự mong manh của mạng lưới logistics toàn cầu.

Góc nhìn an ninh kinh tế

Gói hỗ trợ Micron được triển khai song song với các dự án quy mô lớn khác. Rapidus, một doanh nghiệp mới của Nhật Bản hợp tác với các đối tác tại Mỹ và châu Âu, đặt mục tiêu sản xuất chip logic 2 nanomet ở Hokkaido vào cuối thập niên này. Tại Kyushu, một cụm công nghiệp khác đang mở rộng năng lực sản xuất chip logic và đóng gói để hỗ trợ các nhà sản xuất trong khu vực. Những động thái này nhằm đa dạng hóa nguồn cung, giảm sự phụ thuộc vào bất kỳ khu vực đơn lẻ nào và tăng cường hợp tác giữa Mỹ, Nhật Bản, Đài Loan và Hàn Quốc. Cơ sở sản xuất DRAM tiên tiến tại Hiroshima mở rộng chiến lược đó sang lĩnh vực bộ nhớ, nền tảng của mọi hệ thống điện toán khác.

Phát biểu của giới chức

Bộ trưởng Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp Yasutoshi Nishimura đã nêu lý do hỗ trợ của nhà nước trong một cuộc họp báo năm 2023, nhấn mạnh sự cần thiết phải tiếp tục đầu tư ngay cả khi chu kỳ ngành suy yếu và bảo đảm nguồn cung chip tiên tiến trong nước cho các ngành công nghiệp chiến lược.

Thị trường hiện nay đang khó khăn, nhưng điều thiết yếu là chúng ta phải đầu tư vào những thời điểm như thế này.

Quan điểm đó đã định hướng nhiều đợt trợ cấp cho các lĩnh vực bộ nhớ, chip logic và đóng gói. Quan điểm này cũng phù hợp với nỗ lực của các nước đồng minh nhằm mở rộng hợp tác bán dẫn, hài hòa hóa các biện pháp kiểm soát xuất khẩu và chia sẻ nghiên cứu, để không một điểm nghẽn đơn lẻ nào có thể làm gián đoạn nền kinh tế rộng lớn hơn.

Việc làm, kỹ năng và tác động khu vực

Micron kế thừa nền tảng kỹ thuật sâu rộng tại Nhật Bản khi mua lại nhà sản xuất DRAM Elpida vào năm 2013. Hiện công ty có hơn 4.000 kỹ sư và kỹ thuật viên trên khắp cả nước, trong đó Hiroshima là cơ sở DRAM chủ chốt. Giai đoạn mới sẽ tạo việc làm trong xây dựng, lắp đặt thiết bị và cho nhiều nhà cung cấp vật liệu như khí, hóa chất, xử lý wafer, mặt nạ quang khắc và linh kiện chính xác. Chính quyền địa phương kỳ vọng dự án sẽ tạo hiệu ứng lan tỏa trong lĩnh vực đào tạo và dịch vụ khi các nhà thầu mở rộng hoạt động để đáp ứng nhu cầu về phòng sạch và hạ tầng tiện ích.

Nhân lực vẫn là một hạn chế. Nhật Bản có nguồn chuyên gia vật liệu và thiết bị dồi dào, nhưng vận hành nhà máy chế tạo tiên tiến đòi hỏi hàng nghìn nhân viên vận hành, chuyên gia bảo trì, kỹ sư quy trình và nhóm phần mềm. Các chương trình công lập đã được thiết lập để mở rộng các khóa học về bán dẫn tại đại học và trường cao đẳng kỹ thuật, trong khi các công ty xây dựng học viện nội bộ để đào tạo nhân viên mới. Micron và các doanh nghiệp đối tác có thể sẽ kết hợp cả hai cách tiếp cận, ghép các đội ngũ giàu kinh nghiệm với những khóa sinh viên mới tốt nghiệp có thể phát triển thành nhân sự phụ trách thiết bị và kiểm soát quy trình.

Cạnh tranh và cuộc đua bộ nhớ AI

DRAM là lĩnh vực đòi hỏi quy mô lớn và có đường cong học hỏi khắt khe. Samsung Electronics và SK Hynix là những đối thủ đáng gờm trong các phân khúc bộ nhớ máy chủ, di động và đồ họa, đồng thời giữ vị thế vững chắc ở mảng bộ nhớ băng thông cao cung cấp năng lượng cho các bộ tăng tốc AI. Micron đang thúc đẩy các dòng HBM của riêng mình, đồng thời phát triển các thế hệ DRAM để tăng mật độ và hiệu suất sử dụng điện. Hiroshima mang lại cho Micron một cơ sở sản xuất giá trị cao tại một thị trường trọng điểm, với sự hậu thuẫn mạnh mẽ của chính phủ, khả năng tiếp cận chuyên môn vật liệu trong nước và môi trường pháp quyền ổn định. Sự kết hợp đó rất quan trọng khi khách hàng ưu tiên chuỗi cung ứng an toàn cho các sản phẩm hạ tầng cần được giao đúng lịch trình chặt chẽ.

Quá trình chuyển sang DDR5 trong máy chủ vẫn đang ở giai đoạn đầu và sẽ kéo dài nhiều năm khi các trung tâm dữ liệu thay thế nền tảng cũ bằng nền tảng mới. Các tác vụ AI cần băng thông và dung lượng bộ nhớ khổng lồ, cả trong bộ tăng tốc lẫn hệ thống máy chủ chủ. Mỗi watt điện tiết kiệm được ở DRAM đều giúp giảm mức tiêu thụ điện và chi phí làm mát của cả cơ sở. Đó là lý do những cải thiện về mật độ ở các thế hệ 1 beta và 1 gamma, cùng với tiến bộ trong sửa lỗi và quản lý làm tươi bộ nhớ, thu hút sự quan tâm lớn từ các nhà khai thác đám mây và nhà sản xuất hệ thống.

Rủi ro và hạn chế

Bộ nhớ là một trong những phân khúc có tính chu kỳ cao nhất trong ngành chip. Giai đoạn nguồn cung khan hiếm có thể nhanh chóng bị nối tiếp bởi đợt giảm giá mạnh khi nguồn cung tăng nhanh hơn nhu cầu. Micron và chính phủ Nhật Bản đặt cược rằng các xu hướng dài hạn trong AI, điện tử ô tô và dịch vụ đám mây sẽ duy trì tăng trưởng DRAM, bất chấp biến động qua từng năm. Rủi ro trong quá trình thực hiện vẫn còn. Thiết bị EUV có thời gian chờ dài và cần được hiệu chỉnh chính xác. Nguồn điện và nước phải được mở rộng để đáp ứng các phòng sạch mới. Các đội xây dựng và lắp đặt thiết bị phải đạt các mốc tiến độ để có thể bắt đầu kiểm định đúng hạn. Biến động tiền tệ và lãi suất có thể khiến ngân sách dự án tăng hoặc giảm.

Các yếu tố chính sách cũng có vai trò quan trọng. Biện pháp kiểm soát xuất khẩu, quy định dữ liệu và việc rà soát đầu tư xuyên biên giới định hình nơi các công ty đặt thiết bị và cách họ phân bổ sản phẩm. Micron đã gặp hạn chế tại Trung Quốc, một trong những thị trường bộ nhớ lớn nhất thế giới. Đa dạng hóa sản xuất giữa Mỹ, Nhật Bản và các nền kinh tế đồng minh khác là một cách để quản lý mức độ phơi nhiễm này. Kế hoạch Hiroshima phù hợp với xu hướng đó, qua việc củng cố cơ sở tại một quốc gia nằm ở trung tâm hệ sinh thái vật liệu và thiết bị toàn cầu.

Những điều cần biết

• Nhật Bản sẽ hỗ trợ tối đa 536 tỷ yen (khoảng 3,63 tỷ USD) cho chương trình DRAM tiên tiến của Micron tại Hiroshima.
• Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp phân bổ ngân sách cho cả nghiên cứu và phát triển lẫn chi tiêu vốn.
• Micron đặt mục tiêu xuất xưởng những lô DRAM tiên tiến đầu tiên từ Hiroshima sớm nhất vào năm 2028.
• Dự án dựa trên công nghệ quang khắc EUV và các thế hệ DRAM 1 beta, 1 gamma mới, giúp tăng mật độ và giảm điện năng tiêu thụ.
• Các phê duyệt trước đó vào năm 2023 bao gồm khoản hỗ trợ tối đa 192 tỷ yen để giúp Micron lắp đặt thiết bị EUV tại Nhật Bản.
• Hoạt động xây dựng và lắp đặt thiết bị dự kiến tăng tốc từ năm 2026, các cơ sở mới hướng đến vận hành khoảng năm 2027.
• Nhật Bản đang sử dụng trợ cấp, nghiên cứu chung và liên minh để củng cố ngành chip sau khi tỷ trọng sản lượng toàn cầu giảm xuống còn khoảng 9% vào năm 2022.
• Hiroshima sẽ hỗ trợ hàng nghìn việc làm đòi hỏi kỹ năng cao và mạng lưới nhà cung cấp rộng khắp trong lĩnh vực vật liệu, thiết bị và dịch vụ.
• Cạnh tranh từ Samsung và SK Hynix rất gay gắt khi AI thúc đẩy nhu cầu cả về DRAM lẫn bộ nhớ băng thông cao.
• Các rủi ro chính gồm tính chu kỳ của ngành, thời gian chờ thiết bị EUV, hạ tầng tiện ích, thiếu hụt nhân lực và thay đổi chính sách tại các thị trường lớn.