Ngành công nghiệp điện tử thế giới sẽ “điêu đứng” vì các biện pháp trừng phạt Nga

Tổng thống Mỹ Joe Biden cho biết các lệnh trừng phạt của Mỹ sẽ kìm hãm khả năng phát triển của Nga, loại bỏ khả năng tiếp cận các công nghệ quan trọng như chất bán dẫn, bảo mật tiền điện tử, cũng như các thành phần quan trọng của công nghệ lượng tử cần thiết để cạnh tranh trong thế kỷ XXI.

Tuy nhiên, theo trang mạng Telegraph, nếu Nga cấm xuất khẩu các sản phẩm nội địa sử dụng để sản xuất chất bán dẫn để đáp trả các lệnh trừng phạt của Mỹ, thì toàn bộ nền kinh tế thế giới có thể điêu đứng. Chưa hết, Nga có công nghệ tạo ra chip từ gallium arsenide mà nhờ đó họ có thể trở thành nước đi đầu trong một giai đoạn mới của cuộc đua về tốc độ vi xử lý.

Khủng hoảng chất bán dẫn

Thế giới phải đối mặt với tình trạng thiếu chất bán dẫn toàn cầu lần đầu tiên vào năm 2020 do đại dịch COVID-19. Thực tế là không có quốc gia nào trên thế giới sản xuất chip hoàn toàn độc lập. Các nhà sản xuất lớn nhất thế giới như TSMC của Đài Loan (Trung Quốc) và Samsung của Hàn Quốc cũng hình thành chuỗi cung ứng từ các quốc gia khác nhau để lắp ráp thành phẩm.

Sau khi biên giới bị đóng cửa, chuỗi cung ứng bị cắt đứt và xảy ra cuộc khủng hoảng thiếu chất bán dẫn toàn cầu. Một số nhà máy sản xuất ô tô đã ngừng hoạt động, hãng công nghệ khổng lồ Apple đã hoãn việc trình làng iPad mới trong một năm.

Sau khi bắt đầu chiến dịch quân sự của Nga tại Ukraine, công ty TSMC đã chính thức tuyên bố ngừng hợp tác với Nga. Samsung cùng với Intel và AMD của Mỹ cũng thông báo rằng họ sẽ không cung cấp bộ vi xử lý và chất bán dẫn cho Nga. Các bộ vi xử lý Baikal và Elbrus của Nga được thiết kế để trở thành một giải pháp thay thế cho các sản phẩm tương tự của Intel và AMD. Tuy nhiên, các sản phẩm tiềm năng của Nga chủ yếu được cung cấp nguồn từ TSMC của Đài Loan. Do đó, việc công ty của Đài Loan ngừng hợp tác là một thách thức lớn đối với Nga.

TSMC chiếm hơn một nửa thị trường chất bán dẫn và giá trị của công ty này được ước tính khoảng 550 tỷ USD. “Gã khổng lồ’ công nghệ Đài Loan cung cấp sản phẩm cho những công ty quan trọng nhất trong ngành công nghệ (Apple, Intel, Qualcomm, AMD và Nvidia) và chiếm tới 92 % thị phần chip công nghệ cao.

Hiện công ty đang làm chủ việc sản xuất chip theo quy trình công nghệ 3 nm và chuẩn bị làm việc theo quy trình 2 nm. Việc giảm kích thước của chất bán dẫn sẽ làm tăng tốc độ và mức tiêu thụ năng lượng của máy tính, đây là điều quan trọng nhất đối với máy tính và điện thoại thông minh. Trong khi ở Nga, công ty Mikron mới đạt trình độ công nghệ ở mức 65 nm.

Nhạy cảm nhất sẽ là lệnh cấm cung cấp chất bán dẫn cho ngành công nghiệp vũ trụ của Nga. Theo người đứng đầu tập đoàn nhà nước Roscosmos Dmitry Rogozin, vào năm 2021, các lệnh trừng phạt trước đây của phương Tây đã khiến các vụ phóng buộc phải hoãn lại. Rõ ràng là vào năm 2022, tình hình sẽ còn tồi tệ hơn. Ngoài ra, các hạn chế xuất khẩu cũng có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của hàng không dân dụng ở Nga, ít nhất là trong trường hợp của máy bay chở khách Sukhoi Superjet 100 và MS-21.

Tuy nhiên, việc từ chối cung cấp chất bán dẫn cho Nga có thể dẫn đến việc sản xuất vi mạch sẽ bị đình trệ trên toàn thế giới. Thực tế là một số vật liệu cần thiết để sản xuất vi điện tử được cung cấp từ Nga, bao gồm chất nền sapphire, hóa học siêu tinh khiết, nguyên tố đất hiếm.

Ông Oleg Izumrudov, Giám đốc điều hành của Hiệp hội các nhà phát triển hệ thống lưu trữ dữ liệu trong nước RosSHD, cho rằng nếu không có các sản phẩm của Nga, việc sản xuất vi mạch trên thế giới sẽ ngừng lại.

Theo ông Izumrudov, 80% chất nền sapphire nhân tạo, cần thiết để sản xuất vi mạch, được sản xuất tại các nhà máy của công ty Monocrystal. Chúng được sản xuất cả ở Đài Loan và ở Mỹ, ở California. Nhưng TSMC hầu như chỉ sử dụng chất nền của Nga. Để đảm bảo chất lượng yêu cầu của nền sapphire, nhà máy cần phải đi vào cái gọi là “chế độ tinh khiết cao”.

Các sản phẩm này là kết quả của khoảng ba mươi năm sản xuất liên tục tuân thủ tất cả các quy trình công nghệ khắt khe. Ngoài ra, việc xây dựng những nhà máy này chỉ có thể thực hiện ở những nơi gần như không xảy ra hoạt động địa chấn. Chỉ cần sự dao động nhỏ nhất của vỏ Trái Đất (1-2 độ richter) sẽ khiến toàn bộ các hoạt động sản xuất sẽ phải bắt đầu lại từ đầu.

Một yếu tố quan trọng khác để sản xuất chip là đèn neon, rất cần thiết cho các tia laser được sử dụng trong sản xuất chip. Khoảng 54% neon trên thế giới do hai công ty Ingas và Cryoin cung cấp. Cả hai đều nằm ở Ukraine, ở Odessa và Mariupol. Nhưng họ không tự sản xuất neon – chất khí này là sản phẩm phụ của ngành công nghiệp thép Nga, các công ty Ukraine làm nhiệm vụ tinh chế.

Cả hai nhà máy ở Ukraine hiện đã ngừng hoạt động vì tình hình xung đột. Phần còn lại của nguồn cung cấp toàn cầu do Nga và Trung Quốc chiếm giữ, nhưng hầu như tất cả đèn neon của Trung Quốc đều được sử dụng tại thị trường nội địa của nước này.

Ngoài ra, Nga là nhà sản xuất palladium lớn nhất thế giới, đảm bảo cung cấp 35% nguồn cung palladium cho Mỹ và nói chung chịu trách nhiệm cho hơn 43% nguồn cung kim loại này cho toàn cầu, nếu không có nó việc sản xuất chip cũng không thể diễn ra.

Các chuyên gia cho rằng Nga có thể lách trừng phạt của Mỹ bằng cách “nhập khẩu xám”. Theo ông Eduard Voitenko, Giám đốc điều hành sản xuất của Công ty Baikal Communications Group, trước tình trạng thiếu vi mạch, Nga có thể mua chip từ Trung Quốc, nhưng do tình trạng thiếu vi điện tử trên toàn cầu, Trung Quốc sẽ có thể cung cấp cho Nga các vi mạch ở hạng tương đối thấp vì thời gian xếp hàng chờ đợi để nhập các sản phẩm tiên tiến hoàn chỉnh là từ 20 đến 52 tuần.

Nhưng bản thân SMIC đã phải chịu các lệnh trừng phạt kể từ năm 2020, một số công ty Mỹ như Lam Research, Entegris Inc., Qualcomm Inc. và Applied Materials Inc., đang hợp tác với nhà sản xuất Trung Quốc với sự cho phép của Cục Công nghiệp và An ninh Hoa Kỳ. Có nghĩa là, nếu muốn, Mỹ có thể cấm SMIC cung cấp linh kiện cho Nga.

Cơ hội cho Nga từ loại chất bán dẫn mới

Một phương án khác có thể được coi là thay thế cho Nga là không phát triển các công nghệ silicon mà sử dụng gallium arsenide (GaAs), đây cũng là một chất bán dẫn triển vọng mới.

Theo ông Oleg Izumrudov, công nghệ này có thể đưa Nga trở thành người đi đầu trong lĩnh vực vi điện tử. Theo ông, việc Nga tham gia cuộc đua tìm kiếm silicon không có ý nghĩa gì vì công nghệ này sẽ không còn phù hợp chỉ trong vài năm nữa. Cần đầu tư và tham gia cuộc đua cho những công nghệ có triển vọng hơn, những công nghệ tiên tiến hơn.

Chuyên gia Izumrudov cho rằng, Nga nên trở thành người đi đầu trong xu hướng mới và không nên chạy theo các nước phương Tây. Công nghệ silicon đã đạt đến giới hạn, và giới hạn này là 1 nm. GaAs có một điểm cộng là cho phép tạo ra không chỉ các vi mạch phẳng mà còn cả các vi mạch thể tích không nằm trong giới hạn của 1 nm.

Hiện nay, công ty công nghệ Hệ thống quang học Ekran (EOS) ở Novosibirsk thuộc chi nhánh Siberia của Viện Hàn lâm Khoa học Nga đã bắt đầu sản xuất chất bán dẫn dựa trên nguyên tố GaAs. Công ty này đã đưa vào vận hành hệ thống lắp đặt epitaxy chùm phân tử (MBE) để phục vụ cho việc tổ chức sản xuất công nghiệp cấu trúc nano dựa trên GaAs đầu tiên ở Nga.

Năng suất của cơ sở MBE lên đến 10.000 GaAs mỗi năm. Nhờ đó, công ty cổ phần Hệ thống quang học Ekran dự định chiếm lĩnh một phần đáng kể thị trường nội địa của GaAs và tấm GaN (gallium nitride), cũng như xuất khẩu các sản phẩm này. Hiện tại, EOS là công ty duy nhất trong nước cung cấp cho khách hàng tấm wafer GaAs cho các thiết bị cơ sở linh kiện điện tử thụ động và chủ động (ECB), khắc phục tình trạng nhập khẩu từ các dòng sản phẩm này từ Đài Loan (Trung Quốc), Trung Quốc và Hàn Quốc.

Theo công ty EOS, các cấu trúc nano GaAs (thuộc loại chất siêu dẫn có tần số hơn 2 GHz) cần thiết cho điện thoại di động, mạng di động 5G, thiết bị viễn thông, bộ chuyển đổi tín hiệu, bộ khuếch đại công suất, bóng bán dẫn, tấm pin Mặt Trời cho tàu vũ trụ, bộ tách sóng quang, chỉ thị, màn hình, quang điện tử... Cũng theo công ty này, các thiết bị linh kiện điện tử thụ động và chủ động (ECB) dựa trên công nghệ gallium arsenide cho công suất từ 1-2 W, nhưng với việc sử dụng gallium nitride, con số này tăng lên nhiều lần, có thể lên đến 20-25 W.

Công ty cổ phần "Hệ thống quang học Ekran" là một trong những công ty hàng đầu thế giới về sản xuất ống nhân quang và là nhà sản xuất ống tăng cường hình ảnh hàng đầu tại Nga. Các thiết bị mang nhãn hiệu EOS hoạt động tại các địa điểm thử nghiệm vật lý thiên văn ở Italy, Pháp, Mỹ, cũng như tại Đài quan sát Baksan Neutrino.

Các thiết bị kể trên được lắp đặt trên các tàu vũ trụ của Nga, cũng như trên các trạm vũ trụ WIND-1 và WIND-2 của Mỹ. Trong 15 năm qua, công ty EOS đã mở văn phòng đại diện tại hơn 50 quốc gia ở châu Âu, châu Mỹ và châu Á, với tỷ trọng sản phẩm xuất khẩu đã tăng lên đến 95%./.