Giá GPU bị đẩy cao, PS5 thiếu hàng, Tesla giảm doanh thu: Những cuộc khủng hoảng tất yếu do bản chất của ngành công nghiệp silicon

Khi cơn sốt GPU xảy ra, "tội đồ" đầu tiên mà các game thủ nghĩ đến chắc chắn là giới đào coin: việc Bitcoin tăng giá chóng mặt bỗng dưng đã khiến cơn sốt đào tiền trở lại. Nhưng trong một kịch bản tốt đẹp hơn, NVIDIA và AMD lẽ ra đã tăng sản lượng để sản xuất đủ card cho cả game thủ và giới đào coin.

Chưa kể, khắp nơi trên thế giới, nguồn cung Xbox Series S/X và PlayStation 5 cũng đang thiếu trầm trọng. Đến cả các nhà sản xuất xe hơi từ Tesla đến Ford, GM cũng đều than phiền bị giảm doanh thu vì thiếu chip. Vậy thì, điều gì đang xảy ra? Vì sao thế giới bỗng dưng lại rơi vào thảm cảnh thiếu chip như hiện nay?

"Niềm vui" mang tên… Covid-19

Chắc chắn, câu trả lời đầu tiên mà bạn sẽ nghĩ đến là "Covid". Thế nhưng, điều bạn có lẽ chưa nhận ra, là sau khi các nhà máy được phép hoạt động trở lại, Covid-19 lại trở thành… niềm vui cho các nhà sản xuất hi-tech.

Thực tế, Covid-19 đã đem lại một năm thành công rực rỡ cho các tập đoàn công nghệ.

Lý do là vì khi nhiều quốc gia phải thực hiện giãn cách xã hội, nhu cầu liên lạc, giải trí và làm việc tại nhà cũng gia tăng. Nhu cầu này gia tăng đến mức ngành công nghiệp PC sau nhiều năm suy thoái bỗng dưng quay trở lại mức tăng trưởng kỷ lục 4.8%, cao nhất một thập kỷ qua (số liệu Gartner). Một mảng phần cứng khác cũng quay đầu tăng trưởng sau nhiều năm suy thoái là tablet. Từng bị coi là "chuyện đã rồi", tablet năm qua đặt mức tăng lên tới 13,6% (số liệu IDC), con số không ai dám nghĩ đến trong thời đại trước-Covid.

Ngay đến cả smartphone, mảng thiết bị bị ảnh hưởng nặng nề nhất vì Covid cũng chỉ chứng kiến mức suy giảm 6% (IDC). Khi phần lớn người tiêu dùng bị "trói" ở nhà dẫn đến nhu cầu di động suy giảm, con số 6% là không hề tệ khi xét tới việc smartphone đã bão hòa từ những năm trước: mức giảm trong năm 2019 là 1%.

Nói tóm lại, nhu cầu sử dụng các thiết bị điện tử đã gia tăng mạnh trong năm qua vì Covid. Và, sự thật đáng ngạc nhiên là, cho dù chỉ mua smartphone hay tablet, bạn vẫn có thể đã góp phần vào cuộc khủng hoảng GPU của hiện tại.

Một ngành công nghiệp bị chia thành 2 nửa

Có lẽ bạn chưa biết: GPU mang thương hiệu NVIDIA không phải do NVIDIA sản xuất.

Do chu trình sản xuất thành phẩm chip đòi hỏi nguồn vốn cao và tiềm ẩn rất nhiều rủi ro, phần lớn ngành công nghiệp silicon đều đã chia thành hai nửa. Một nửa trong số này tập trung vào khâu thiết kế và bán thành phẩm, bao gồm những tên tuổi quen thuộc như AMD, NVIDIA, Qualcomm, Apple (tự thiết kế chip A cho iPhone, iPad và chip M cho Mac). Bên còn lại sở hữu các nhà máy chip, bao gồm TSMC, Samsung, UMC, SMIC và Global Foundries (vốn chính là bộ phận sản xuất của AMD tách ra độc lập năm 2009).

Tình trạng "chia đôi" khiến cho các thiết bị điện tử trở thành đối thủ cạnh tranh nguồn cung bất đắc dĩ của nhau. Ví dụ, Apple thuê TSMC để sản xuất chip A13 cho iPhone 11 trên chu trình 7nm. Nhưng chu trình 7nm của TSMC cũng được sử dụng để sản xuất nhiều dòng CPU Ryzen, GPU Radeon, chip cho PlayStation 5 và Xbox Series X/S (vốn được AMD thiết kế trên kiến trúc Zen 2) cũng như nhiều dòng chip di động khác. Giả sử TSMC ưu tiên cho Apple (iPhone 11 là mẫu smartphone bán chạy nhất năm 2020), khả năng sản xuất CPU, GPU hay APU của công ty Đài Loan này hiển nhiên sẽ giảm sút.

Một chu trình, một nhà máy có thể bị nhiều khách hàng "tranh giành" nhau.

Trên toàn bộ thị trường, Intel và Samsung là một trong số ít ỏi các tên tuổi vừa thiết kế vừa sản xuất. Tuy vậy, Intel cũng đang tính phương án thuê gia công ngoài và Samsung cũng chỉ sử dụng một phần rất nhỏ công suất cho các dòng chip tự thiết kế. Xu hướng không thể tránh khỏi của toàn bộ ngành công nghiệp chip là sử dụng chung một vài nhà sản xuất nhất định, và nhu cầu chip càng cao - bất kể là loại chip nào - cũng đều có thể góp phần tạo ra một cuộc khủng hoảng như hiện tại?

Vì sao không tăng trưởng?

Câu hỏi đặt ra là, vì sao các công ty gia công chip không gia tăng sản lượng để đáp ứng nhu cầu bùng nổ trong đợt dịch vừa qua? Câu trả lời: họ muốn, nhưng không thể. Chỉ duy nhất TSMC và Samsung có vốn, có nhân lực và đủ kinh nghiệm để cùng nhau đi những chương cuối cùng trong định luật Moore: năm 2018, cả GlobalFoundries và UMC đều tuyên bố không phát triển chu trình 7nm. Gã khổng lồ Trung Quốc SMIC hiện tại cũng mới bắt tay vào sản xuất thử nghiệm trên quy trình 7nm, một hành trình có lẽ sẽ kết thúc trong thất bại sau khi công ty này bị đưa vào danh sách đen thương mại của nước Mỹ.

Kết quả là thị trường gia công chip hiện tại đã nằm gọn trong tay TSMC và Samsung. Theo số liệu của TrendForce công bố vào năm ngoái, người khổng lồ Đài Loan chiếm đến 50% thị phần trong khi người Hàn Quốc chiếm 17,4%, bỏ xa tất cả các đối thủ khác. Trong kịch bản giả tưởng rằng các công ty khác có khả năng bắt kịp TSMC và Samsung, họ cũng sẽ phải tiêu tốn hàng tỷ USD và cũng sẽ phải mất một thời gian dài mới chạm tay được đến 7nm, cột mốc mà TSMC đã chạm tay tới từ 3 năm trước.

Với NVIDIA, quyết định chọn Samsung để tránh "cơn sốt TSMC" chỉ là... tránh vỏ dưa gặp vỏ dừa.

Kết quả là các nhà sản xuất buộc phải phụ thuộc vào TSMC và Samsung, và khi cơn sốt tiêu thụ do Covid nổ ra, cả họ lẫn người tiêu dùng đều là nạn nhân. Minh chứng rõ rệt nhất là tình huống trớ trêu của NVIDIA: theo kế hoạch ban đầu, NVIDIA thiết kế các mẫu RTX 30 trên quy trình 8nm có phần hơi lỗi thời của Samsung để tránh phải tranh giành nguồn cung 7nm của TSMC với các hãng khác. Tuy vậy, các thông tin xuất hiện vào tháng 12 cho biết sản lượng 8nm của Samsung cũng lại gặp vấn đề... Kết quả là dù không phải cạnh tranh nhà máy với Apple hay Microsoft, cuối cùng NVIDIA vẫn cứ bị thiếu GPU để bán.

Càng ngày càng thiếu thốn

Càng ngày, cuộc chiến nguồn cung chip càng không phải là của riêng các nhà sản xuất hi-tech nữa. Trong cuộc cách mạng 4.0, những vật dụng trước đây vốn không sử dụng chip nay lại cần chip bên trong. Ví dụ, hệ thống máy tính trên xe Tesla giờ đã tân tiến tới mức có thể chơi được cả Cyberpunk 2077!

Các đối thủ khác hiển nhiên cũng không chịu kém cạnh. Những con chip quan trọng đến mức GM và Ford phải cắt giảm sản xuất, ghi nhận thiệt hại 4,5 tỷ USD trong cuộc khủng hoảng hiện tại. Những chiếc xe hơi đã trở thành nguồn tiêu thụ chip khổng lồ.

Bản chất của ngành chip sẽ tiếp tục đẩy thế giới vào những cuộc khủng hoảng trong tương lai.

Tủ lạnh, máy giặt, nồi cơm điện, chuông cửa, TV… cũng vậy. Càng ngày, nhu cầu chip sẽ càng gia tăng, nhưng nguồn cung lại đang bị giới hạn trầm trọng. Mỗi nhà máy mới xây dựng sẽ đòi hỏi hàng tỷ USD vốn ban đầu, chưa kể thời gian xây dựng nhà máy chip cũng tính bằng năm... Card màn hình, smartphone, xe hơi, chuông cửa… sẽ phải liên tục tranh giành nhau một nguồn cung giới hạn, và sớm hay muộn, thế giới sẽ lại chứng kiến nhiều cuộc khủng hoảng chip trầm trọng như hiện nay.