Từ sữa đậu nành đến silicon: Đài Loan xây dựng cường quốc chip như thế nào

Bữa sáng giản dị đã định hình lại nền kinh tế một hòn đảo ra sao

Một buổi sáng tháng 2/1974, bảy quan chức và kỹ sư ngồi ăn sữa đậu nành và quẩy tại một quán bình dân ở Đài Bắc. Hóa đơn chưa đến 400 Đài tệ. Trước khi rời bàn, họ đã thống nhất kế hoạch trị giá 400 triệu Đài tệ, dự kiến làm thay đổi nền kinh tế Đài Loan. Họ sẽ nhập khẩu công nghệ mạch tích hợp, đào tạo một đội ngũ kỹ sư tiên phong và xây dựng nhà máy trình diễn. Canh bạc ngày nay được nhớ đến với tên gọi Dự án RCA đã đặt nền móng cho một cơ sở sản xuất phát triển thành United Microelectronics Corporation, rồi đến Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Năm mươi năm sau, chip sản xuất tại Đài Loan cung cấp sức mạnh cho điện thoại thông minh, trung tâm dữ liệu và các hệ thống trí tuệ nhân tạo trên khắp thế giới.

Đài Loan đứng trước một lựa chọn khó khăn. Cú sốc dầu mỏ năm 1973 gây sức ép lên mô hình xuất khẩu và đẩy chi phí tăng cao. Những thất bại về ngoại giao khiến hòn đảo bị cô lập trong chính trường thế giới. Thủ tướng Tưởng Kinh Quốc giao cho các trợ lý tìm một công nghệ có thể nâng cao tiềm năng tăng trưởng của Đài Loan. Có mặt tại bàn ăn hôm đó là Pan Wen-yuan, kỹ sư người Mỹ gốc Hoa đứng đầu một nhóm nghiên cứu tại RCA Laboratories ở Mỹ. Ông lập luận rằng cần chuyển hướng đầy tham vọng, từ lắp ráp thâm dụng lao động sang mạch tích hợp. Bộ trưởng Kinh tế Tôn Vận Tuyền ủng hộ ông, còn Tổng thư ký Hành chính viện Phí Hoa thúc đẩy ý tưởng tiến lên. Kế hoạch tập trung vào công nghệ bán dẫn oxit kim loại bổ sung, đào tạo một nhóm kỹ sư ở nước ngoài và đưa toàn bộ quy trình về Đài Loan, chứ không chỉ khâu đóng gói.

Khủng hoảng, lựa chọn và canh bạc táo bạo với chip

Quyết định này không chỉ là một bước nâng cấp công nghiệp. Đó còn là tuyên bố rằng Đài Loan sẽ vươn lên trong chuỗi giá trị nhờ khoa học và kỹ thuật. Chính phủ giao Viện Nghiên cứu Công nghệ Công nghiệp (ITRI) giám sát dự án thông qua Tổ chức Nghiên cứu và Dịch vụ Điện tử (ERSO). Một Hội đồng Cố vấn Công nghệ gồm các chuyên gia ở nước ngoài được thành lập để định hướng lựa chọn công nghệ và bảo đảm chương trình đáp ứng nhu cầu thị trường. Nhóm nhắm đến ngành điện tử tiêu dùng, nơi các nhà sản xuất Đài Loan có thể nhanh chóng bán sản phẩm, đồng thời chọn công nghệ CMOS vì tiêu thụ ít điện và có độ tin cậy cao. Mục tiêu rất rõ ràng: tiếp nhận đầy đủ năng lực sản xuất, nắm vững, cải tiến rồi phổ biến thông qua các doanh nghiệp mới.

Những ai có mặt tại bàn ăn?

• Tôn Vận Tuyền, bộ trưởng Kinh tế
• Cao Ngọc Thụ, tổng giám đốc Giao thông và Truyền thông
• Vương Chiêu Trân, chủ tịch ITRI
• Khang Bảo Hoàng, giám đốc Phòng thí nghiệm Viễn thông
• Phí Hoa, tổng thư ký Hành chính viện
• Phương Hiến Kỳ, tổng giám đốc Viễn thông
• Pan Wen-yuan, giám đốc RCA Laboratories

Pan tự nhốt mình trong khách sạn Grand suốt mười ngày để viết kế hoạch. Tháng 8/1974, kế hoạch được phê duyệt. Những người chỉ trích cảnh báo rằng sản xuất chip đòi hỏi quá nhiều vốn và quá phức tạp. Dù vậy, Tôn vẫn thúc đẩy kế hoạch. Hai năm sau, một hợp đồng với RCA mở đường cho việc chuyển giao công nghệ; năm 1976, 19 kỹ sư sang Mỹ đào tạo. Khi trở về Tân Trúc, họ xây dựng nhà máy trình diễn với mục tiêu đào tạo, chứ không đơn thuần sản xuất hàng hóa để giao đi. Thông điệp từ lãnh đạo nhất quán: đây là dự án quốc gia và mục tiêu là làm chủ công nghệ.

Từ bản thiết kế đến silicon

Ngày 29/10/1977, Đài Loan khai trương nhà máy trình diễn mạch tích hợp đầu tiên. Nhà máy sản xuất các tấm silicon đường kính 3 inch bằng quy trình 7 micromet, hướng đến chip dùng trong đồng hồ số và thiết bị tiêu dùng. Đây vừa là lớp học, vừa là dây chuyền sản xuất. Ban đầu, trở ngại xảy ra thường xuyên, nhưng chỉ trong sáu tháng, nhóm đã nâng tỷ lệ thành phẩm lên khoảng 70%, vượt dây chuyền RCA ban đầu. Con số đó rất quan trọng. Tỷ lệ thành phẩm cao đồng nghĩa với nhiều chip đạt chuẩn hơn trên mỗi tấm wafer, chi phí thấp hơn và có cơ hội sinh lời. Các kỹ sư không chỉ học cách vận hành thiết bị mà còn biết cải tiến thiết bị trong điều kiện tại địa phương, đặt nền móng cho văn hóa sản xuất của hòn đảo.

Vì sao chọn CMOS và quy trình 7 micromet?

CMOS là viết tắt của bán dẫn oxit kim loại bổ sung. Đây là phương pháp chế tạo các cặp bóng bán dẫn tiêu thụ rất ít điện khi ở trạng thái chờ. Trong thập niên 1970, đặc tính này khiến CMOS rất phù hợp với đồng hồ và máy tính bỏ túi chạy bằng pin nhỏ. Quy trình 7 micromet chỉ kích thước các chi tiết được in trên chip. Khi ấy, 7 micromet là công nghệ tiên tiến và khó làm chủ. Ngày nay, chip hàng đầu được đo bằng nanomet, nhỏ hơn hàng nghìn lần, nhưng những phương pháp và kỷ luật giúp nâng tỷ lệ thành phẩm vẫn không thay đổi: phòng sạch, quang khắc chính xác, hóa chất ổn định và kiểm soát quy trình nghiêm ngặt.

Nhà máy trình diễn sản xuất chip cho những chiếc đồng hồ điện tử đầu tiên của hòn đảo. Xuất khẩu nhanh chóng tăng mạnh. Đài Loan sớm trở thành nhà sản xuất đồng hồ điện tử lớn thứ ba thế giới, chứng minh công nghệ mới có thể phục vụ thị trường thực tế. Quan trọng không kém, một đội ngũ kỹ sư đã tự tay xây dựng, khắc phục lỗi và tối ưu hóa dây chuyền wafer hiện đại. Chẳng bao lâu sau, nguồn nhân lực này sẽ lan tỏa ra khắp ngành.

ITRI, ERSO và hiệu ứng cụm ngành

Năm 1979, chính phủ thành lập Công viên Khoa học Tân Trúc để tập hợp các nhóm nghiên cứu, công ty khởi nghiệp và nhà cung ứng gần các trường đại học và khuôn viên ITRI. Công viên cung cấp mặt bằng sẵn có, quy trình thành lập đơn giản, hạ tầng tiện ích chung và môi trường cộng đồng nơi mọi người trao đổi ý tưởng, nhanh chóng giải quyết vấn đề. Đây là nơi các kỹ sư được đào tạo trên dây chuyền trình diễn có thể lập nhóm, huy động vốn và thành lập công ty với khả năng tiếp cận thuận tiện các thiết bị và cố vấn. Công viên thu hút nhân tài hồi hương từ nước ngoài và các tập đoàn đa quốc gia tìm kiếm đối tác đáng tin cậy.

Năm 1980, ITRI tách United Microelectronics Corporation (UMC) thành công ty độc lập, doanh nghiệp chip thương mại đầu tiên của hòn đảo. Ban đầu, công ty nhận vốn từ nhà nước và các ngân hàng trong nước, sau đó mở cửa cho nhà đầu tư tư nhân. Những người từng làm việc tại nhà máy trình diễn tiếp tục sáng lập hoặc gia nhập các công ty mới trong lĩnh vực thiết kế, kiểm thử và đóng gói. Các công ty như Winbond và ASE mở rộng hệ sinh thái, giúp Đài Loan không chỉ sản xuất wafer mà còn thiết kế, kiểm thử, lắp ráp và giao sản phẩm hoàn chỉnh. Mạng lưới dày đặc đó có ý nghĩa không kém bất kỳ doanh nghiệp dẫn đầu đơn lẻ nào.

Morris Chang biến mô hình xưởng đúc thành công

Dù đạt thành công ban đầu, bước tiến tiếp theo đòi hỏi một mô hình kinh doanh mới. Giữa thập niên 1980, ITRI khởi động dự án tích hợp quy mô rất lớn nhằm chuẩn bị cho các loại chip phức tạp hơn. Lãnh đạo mới của dự án, Morris Chang, rút ra kết luận rõ ràng sau hàng chục năm hoạt động trong ngành: nhiều công ty thiết kế muốn thuê một đối tác chuyên sản xuất chip. Ông đề xuất mô hình xưởng đúc chuyên biệt: nhà máy không tự thiết kế chip mà sản xuất cho bất kỳ khách hàng nào có bản thiết kế.

Năm 1987, với Philips góp khoảng 27,5% vốn và chính phủ nắm phần vốn quyết định, TSMC khai trương tại Tân Trúc. Mô hình xưởng đúc giúp các nhà thiết kế không phải chịu chi phí sở hữu nhà máy, đồng thời đem lại cho họ một đối tác trung lập về công nghệ. Mô hình này cũng cho phép TSMC đạt quy mô lớn bằng cách gộp đơn hàng của nhiều khách hàng. Quy mô đó hỗ trợ phát triển quy trình nhanh hơn, kiểm soát chi phí chặt chẽ hơn và độ tin cậy cao hơn mức mà phần lớn các nhà sản xuất thiết bị tích hợp có thể đạt được. Kết quả là một vòng tuần hoàn tích cực: khách hàng tăng giúp sản lượng tăng, sản lượng tạo nguồn lực để đẩy nhanh tiến bộ công nghệ, từ đó thu hút thêm khách hàng.

Đến đầu thập niên 2020, TSMC sản xuất phần lớn chip theo hợp đồng trên thế giới và hầu hết bộ xử lý tiên tiến dùng trong điện thoại thông minh, card đồ họa và máy chủ trí tuệ nhân tạo. Công ty đã sản xuất hàng loạt chip 3 nanomet và chuẩn bị công nghệ 2 nanomet. Mối quan hệ hợp tác chặt chẽ với các nhà cung cấp thiết bị trọng yếu, trong đó có nhà sản xuất thiết bị quang khắc cực tím bước sóng siêu ngắn, trở thành lợi thế chiến lược. Việc xưởng đúc tập trung vào một nhiệm vụ duy nhất là sản xuất cho khách hàng đã làm thay đổi toàn bộ ngành công nghiệp.

Mạng lưới xuyên quốc gia, không phải đánh cắp công nghệ

Câu chuyện chip của Đài Loan được xây dựng trên các hợp đồng chuyển giao công nghệ chính thức, hoạt động đào tạo và nỗ lực của những kỹ sư kết nối kiến thức học được ở nước ngoài với các nhà máy trong nước. Đây là câu chuyện về hợp tác, chứ không phải chiếm đoạt. Hợp đồng với RCA là một thương vụ mua bán công khai, không phải bí mật. Hội đồng Cố vấn Công nghệ tận dụng chuyên môn của cộng đồng người Đài Loan ở nước ngoài để định hướng lựa chọn. Hòn đảo xây dựng năng lực thông qua một dây chuyền trình diễn, rồi lan tỏa năng lực đó qua các công ty tách ra từ viện nghiên cứu và một công viên khoa học chào đón đối tác nước ngoài. Kết quả là một ngành công nghiệp mang tính xuyên quốc gia sâu sắc, với thiết kế từ California, thiết bị từ châu Âu và kỷ luật sản xuất được tôi luyện tại Tân Trúc.

Hai cuộc tranh luận hiện nay cho thấy nguồn gốc đó vẫn có ý nghĩa. Thứ nhất là liệu có thể nhanh chóng tái lập năng lực sản xuất tiên tiến ở nơi khác hay không. Thứ hai là liệu Đài Loan có từ bỏ giá trị chiến lược mà một số người gọi là “lá chắn silicon” hay không. Các nhà phân tích cảnh báo rằng việc tái tạo cụm ngành của hòn đảo đòi hỏi thời gian, tiền bạc và đội ngũ nhân lực được đào tạo ở nhiều chuyên môn khác nhau.

Honghong Tinn, trợ lý giáo sư nghiên cứu lịch sử các ngành công nghệ của Đài Loan, đã mô tả thách thức kinh tế cốt lõi khi tái thiết ngành sản xuất chip tại Mỹ.

Sản xuất chip với quy mô lớn ở Mỹ rõ ràng sẽ tốn kém hơn, vì vậy có lẽ họ sẽ cần các khoản trợ cấp khổng lồ.

Jonas Parello-Plesner, chuyên gia phân tích chính sách từng nghiên cứu chiến lược công nghệ, đã khái quát quyết tâm của Đài Bắc trong việc giữ năng lực sản xuất tiên tiến trong nước.

Đài Bắc sẽ không bao giờ từ bỏ lá chắn silicon của mình.

Địa chính trị và những luật chơi mới trong thương mại

Các động thái chính sách toàn cầu một lần nữa đặt Đài Loan vào trung tâm tranh luận về chip. Năm 2025, một đợt thuế quan mới của Mỹ tạo thêm bất ổn cho các nhà xuất khẩu. Đài Loan được tạm miễn thuế đối với chất bán dẫn, nhưng doanh nghiệp vẫn chịu sức ép phải chuyển một phần sản xuất và siết kiểm soát bán hàng. Căng thẳng thương mại giữa Mỹ và Trung Quốc trước đó đã làm thay đổi chuỗi cung ứng và dòng vốn đầu tư, khi các công ty chuyển một phần khâu lắp ráp cuối ra khỏi Trung Quốc đại lục. Các doanh nghiệp Đài Loan bán hàng cho cả hai phía phải cân bằng giữa khả năng chống chịu, chi phí và quyền tiếp cận thị trường.

Sau đó, Trung Quốc làm rõ cách xác định xuất xứ chip cho mục đích hải quan. Cách tiếp cận mới xác định xuất xứ theo địa điểm chế tạo wafer, bất kể chip được thiết kế hay đóng gói ở đâu. Vì chính quyền Trung Quốc xem Đài Bắc là lãnh thổ trong nước, chip chế tạo tại Đài Loan không chịu các mức thuế trừng phạt mà Trung Quốc áp dụng với nhiều hàng hóa Mỹ. Quy định này gây bất lợi cho các công ty sản xuất chip tại Mỹ, đồng thời có lợi cho các xưởng đúc ở Đài Loan và Trung Quốc đại lục. Nó cũng cho thấy các quy định về xuất xứ có thể định hướng dòng đơn hàng đến những nhà máy nhất định.

Ngay cả khi chính trường biến động, các dự án xuyên biên giới vẫn tiếp diễn. TSMC đang xây dựng khu sản xuất tại Arizona. Năm 2025, Nvidia giới thiệu tấm wafer đầu tiên sản xuất tại Mỹ cho thế hệ Blackwell tại cơ sở này. Wafer vẫn cần được đóng gói tiên tiến, một công đoạn phức tạp mà TSMC thực hiện ở quy mô lớn tại Đài Loan bằng các kỹ thuật như chip trên wafer trên đế. Một thỏa thuận hợp tác đóng gói với một công ty Mỹ chuyên lắp ráp và kiểm thử theo hợp đồng đang được triển khai, dự kiến hoạt động sẽ bắt đầu vào giữa thập niên này. Quy trình hai bước, chế tạo wafer tại Mỹ và đóng gói tiên tiến tại Đài Loan, cho thấy mỗi nhà máy riêng lẻ chỉ là một phần trong chuỗi lớn hơn.

Bài học từ câu chuyện khởi đầu

Cuộc gặp bên bàn ăn sáng thành công vì kết hợp mục tiêu quốc gia rõ ràng với những bước đi cụ thể. Các nhà lãnh đạo chọn một công nghệ làm mũi nhọn, thiết kế dây chuyền trình diễn để xây dựng năng lực và tạo lập một công viên thu hút nhân tài, nhà cung ứng và vốn đầu tư. Họ giao cho các kỹ sư những vấn đề khó nhất và để các doanh nghiệp mới đưa ý tưởng ra thị trường. Sự hỗ trợ ban đầu của chính phủ không kéo dài mãi. Phần vốn nhà nước dần được bán bớt khi nhà đầu tư tư nhân ngày càng tin tưởng, còn chi tiêu nghiên cứu của chính ngành công nghiệp tăng lên khi ngành trưởng thành.

Thách thức ngày nay vẫn rất lớn. Sản xuất chip tiên tiến tiêu tốn điện, nước và đòi hỏi kỹ năng hiếm có. Tuy vậy, những yếu tố giúp Đài Loan vươn lên trong thập niên 1970 vẫn còn nguyên giá trị: đầu tư kiên trì, một cụm công nghiệp gắn kết và đội ngũ kỹ sư học hỏi thông qua thực hành. Di sản của bữa sáng giản dị ấy không phải là hoài niệm. Đó là bản thiết kế cho cách biến khủng hoảng thành một dạng thịnh vượng mới.

Những điểm cần biết

• Năm 1974, bảy nhà lãnh đạo thống nhất cấp 400 triệu Đài tệ cho chương trình mạch tích hợp sau cuộc gặp ăn sáng tại Đài Bắc.
• Chính phủ giao ITRI và đơn vị ERSO thực hiện chuyển giao công nghệ từ RCA, đồng thời đào tạo đợt đầu gồm 19 kỹ sư tại Mỹ.
• Nhà máy trình diễn mạch tích hợp đầu tiên của Đài Loan mở cửa ngày 29/10/1977, đạt tỷ lệ thành phẩm khoảng 70% trong vòng sáu tháng và vượt dây chuyền RCA ban đầu.
• Sản phẩm đầu tiên gồm chip đồng hồ, góp phần đưa Đài Loan thành nhà xuất khẩu đồng hồ điện tử lớn thứ ba thế giới.
• Công viên Khoa học Tân Trúc mở cửa năm 1979; UMC tách ra từ ITRI năm 1980, đặt nền móng cho cụm ngành rộng hơn trong các lĩnh vực thiết kế, kiểm thử và đóng gói.
• Morris Chang thành lập TSMC năm 1987 với sự hỗ trợ của chính phủ và Philips, khởi xướng mô hình xưởng đúc chuyên biệt phục vụ các nhà thiết kế chip không có nhà máy sản xuất.
• Đến đầu thập niên 2020, TSMC dẫn đầu thị trường xưởng đúc toàn cầu và sản xuất phần lớn bộ xử lý tiên tiến trên thế giới ở tiến trình 3 nanomet, trong khi công nghệ 2 nanomet đang được phát triển.
• Các quy định thương mại và thuế quan mới làm tăng chi phí, chuyển hướng chuỗi cung ứng, trong khi cách tiếp cận hải quan của Trung Quốc tạo lợi thế cho chip chế tạo tại Đài Loan.
• TSMC đang mở rộng hoạt động tại Mỹ, với wafer được sản xuất ở Arizona còn khâu đóng gói tiên tiến vẫn tập trung tại Đài Loan.
• Thành công của Đài Loan dựa trên nhân tài, hệ thống công viên công nghiệp vững mạnh, hợp tác xuyên quốc gia và tái đầu tư liên tục vào năng lực sản xuất xuất sắc.