Tác giả: Phạm Vũ Thiều Quang
Xem thêm: Các bài khác trong chuỗi bài “Kinh nghiệm phát triển ngành bán dẫn”
Sự thành công của TSMC không những khẳng định hòn đảo này đã trở thành “ngôi sao bán dẫn” trong 40 năm qua, mà còn góp phần thay đổi bộ mặt của ngành bán dẫn toàn cầu.
Phát hiện tương lai nằm ở châu Á
Năm 1955, trong khi đang học tại MIT, một sinh viên trẻ từ Trung Quốc quyết định từ bỏ hy vọng lấy được bằng tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí sau khi trượt kỳ thi hai lần, anh quyết định thử cơ hội trong thị trường lao động Mỹ, và nhận được nhiều lời mời làm việc. Hai cơ hội tốt nhất đến từ Ford và Sylvania, một công ty linh kiện điện tử nhỏ. Ford đề nghị trả 479 USD mỗi tháng cho một công việc tại trung tâm nghiên cứu và phát triển (R&D) của tập đoàn này tại Detroit. Mặc dù các nhà tuyển dụng của Ford đưa ra những điều kiện làm việc hấp dẫn, anh vẫn ngạc nhiên khi thấy mức lương này thấp hơn 1 USD so với mức 480 USD/tháng mà Sylvania đưa ra.
Khi anh gọi cho Ford để đề nghị một mức lương tương xứng, nhà tuyển dụng anh tưởng rất tốt tính tự nhiên trở khó chịu và kiêu ngạo, nói rằng Ford sẽ không đưa anh thêm một xu nào. Vì vậy, anh đã nhận công việc tại Sylvania, nơi anh bắt đầu học về cơ chế hoạt động của bóng bán dẫn, thành phần cơ bản nhất của vi mạch. Ba năm làm việc tại Sylvania đã mở ra cánh cửa để kỹ sư trẻ này tham gia vào ngành điện tử đầy tiềm năng, và củng cố niềm đam mê vào chất bán dẫn. Nhưng cùng lúc đó, những khó khăn kinh doanh của Sylvania dẫn đến sự sụp đổ của công ty vào năm 1959, đã dạy cho anh một bài học để điều hành doanh nghiệp của mình sau này.
Đây chính là những năm đầu tiên trong câu chuyện của Morris Chang, nhà sáng lập tập đoàn TSMC, và cùng với đó là câu chuyện của ngành bán dẫn Đài Loan (Trung Quốc) nói chung. Trong cuốn tự truyện của mình, Chang nói về trải nghiệm của mình tại Sylvania là “ngay từ đầu, ngành bán dẫn là một ngành liên tục phát triển và rất khắc nghiệt. Một khi bạn tụt lại phía sau, khả năng bắt kịp sẽ khó hơn rất nhiều”. Năm 1958, Chang chuyển sang làm việc cho Texas Instruments (TI), một trong những doanh nghiệp bán dẫn lớn nhất thế giới thời đó, và trở thành một trong những kỹ sư bán dẫn hàng đầu Mỹ. Nhưng vào cuối những năm 1970, TI bắt đầu chuyển trọng tâm sang thị trường máy tính bỏ túi, đồng hồ kỹ thuật số, và máy tính gia đình đang phát triển mạnh tại Mỹ. Lúc đó, Chang đang phụ trách mảng bán dẫn của công ty, và nhận ra sự nghiệp của mình đang tiến tới ngõ cụt.
Đầu những năm 1980, Texas Instruments mở một nhà máy sản xuất chip tại Nhật Bản. Chưa đầy ba tháng sau khi dây chuyền sản xuất chip được đưa vào hoạt động, công suất của nhà máy này đã gấp đôi so với các nhà máy của công ty tại Texas. Ông Chang được cử sang Nhật Bản để tìm hiểu về bí ẩn năng suất cao tại đây, và nhận thấy mấu chốt của sự thành công nằm trong chất lượng nhân sự – với tỷ lệ nghỉ việc rất thấp trong các nhân viên trình độ cao. Dù cố gắng đến mấy, TI cũng không thể tìm được những kỹ thuật viên chăm chỉ và có trình độ tương tự tại Mỹ. Tại một trong các nhà máy Texas, ứng viên hàng đầu cho vị trí giám sát viên lại có bằng văn học Pháp, và không có kiến thức nền tảng nào về kỹ thuật. Trong khi đó, bên kia Thái Bình Dương, Nhật Bản và Hàn Quốc gần như không có khó khăn nào trong việc tìm nguồn nhân lực chất lượng cao, và đã trở thành hai cường quốc bán dẫn hùng mạnh. Đây chính là lúc Morris Chang nhận định rằng tương lai của ngành sản xuất tiên tiến này sẽ nằm ở châu Á.
Bước ngoặt đánh thức xu hướng mới
Năm 1984, ông Chang chuyển sang làm Chủ tịch của General Instrument (GI), một doanh nghiệp bán dẫn khác cũng đang dẫn đầu Mỹ. Mặc dù không hài lòng với văn hoá làm việc và mô hình kinh doanh của GI, ông đã có được bài học quan trọng nhất trong một năm làm việc tại đây. Ông đã gặp một doanh nhân, người trình bày ý tưởng là sẽ thành lập công ty chỉ thiết kế chip mà không sản xuất chúng – một mô hình kinh doanh rất hiếm hoi thời đó. Hầu hết các công ty bán dẫn vẫn đi theo mô hình sản xuất thiết bị tích hợp (IDM), với toàn bộ quy trình thiết kế, sản xuất, và bán hàng được thực hiện dưới một công ty duy nhất. Từ cuộc gặp này, Morris Chang phát hiện ra xu hướng chuẩn bị diễn ra khắp ngành – hầu hết các công ty, đặc biệt tại Mỹ, sẽ chỉ tập trung vào thiết kế chip và thuê sản xuất ngoài để giảm chi phí.
Nhận thức của ông Chang cũng vào đúng thời điểm Đài Loan bắt đầu tiến vào giai đoạn sau của kỳ tích kinh tế, chuyển đổi từ nền kinh tế công nghiệp nặng và sử dụng nhiều lao động giá rẻ sang một nền kinh tế công nghệ cao. Lúc này, ngành bán dẫn tại châu Á đã phát triển mạnh tại Nhật Bản, nhưng hai người đi sau là Hàn Quốc và Đài Loan ngày càng nhận được sự chú ý từ các doanh nghiệp nước ngoài. Các khoản đầu tư nước ngoài bắt đầu chảy vào Đài Loan như một điểm đến nhân công giá rẻ, nhưng các nhà hoạch định chính sách bắt đầu nhận ra vấn đề lớn của việc duy trì một ngành công nghệ cao dựa quá nhiều vào FDI.
Khi xây dựng các cơ sở sản xuất, các doanh nghiệp nước ngoài sẽ phải đào tạo nguồn nhân lực bản địa để biết cách vận hành nhà máy và quy trình sản xuất. Tuy nhiên, các tập đoàn nước ngoài ít sẵn sàng hay không có khả năng chuyển giao các kỹ năng cần thiết để đổi mới quy trình hoặc đầu tư vào các hoạt động nghiên cứu và phát triển. Họ dè dặt trong việc chuyển giao các bí quyết hay công nghệ có thể đe doạ khả năng cốt lõi của họ, đặc biệt nếu những kỹ năng này có thể được sử dụng bởi các đối thủ địa phương. Một vài nghiên cứu khoa học về ảnh hưởng của FDI trong lĩnh vực công nghệ lúc đó cũng nói rằng các hoạt động đổi mới là thứ các doanh nghiệp chỉ có kinh nghiệm làm bên trong công ty, và họ khó có thể dạy được nguồn nhân lực bản địa hay các công ty cách để làm theo.
Hàn Quốc và Đài Loan đã nhận ra tình thế tiến thoái lưỡng nan khi phải phụ thuộc vào FDI như nguồn học hỏi để nâng cao năng lực công nghệ chính của xã hội. Chiến lược ứng phó của Hàn Quốc đã tập trung vào việc thiết lập và ủng hộ các chaebol như Samsung để cạnh tranh trực tiếp với các doanh nghiệp nước ngoài, cho phép họ hoạt động khắp nhiều ngành khác nhau cho đến khi đủ lớn và có đủ vốn để tham gia vào các ngành công nghệ tiên tiến như bán dẫn, và chính họ có khả năng thuê người tài về làm.
Trong khi đó, tại Đài Loan thì cách tiếp cận nhằm thúc đẩy đổi mới trong ngành công nghệ cao lại tập trung vào phát triển các hoạt động nghiên cứu bản địa, xây dựng một hệ sinh thái công nghệ toàn diện trong nước, và thu hút người Đài Loan tại nước ngoài về nhằm tư vấn và hỗ trợ. Thay vì cho phép các doanh nghiệp lớn hoàn toàn kiểm soát lĩnh vực bán dẫn, ngay từ đầu Đài Loan đã nỗ lực đa dạng hoá ra nhiều lĩnh vực bán dẫn khác nhau, để đảm bảo nếu một “ông lớn” thống trị một mảng, các doanh nghiệp nhỏ và vừa vẫn có thể hoạt động tại các mảng khác.
Đài Loan cũng thúc đẩy quá trình hợp tác giữa các doanh nghiệp bán dẫn, các trường đại học hàng đầu, và các viện nghiên cứu, hiểu rõ vai trò chủ chốt của việc phát triển một hệ sinh thái bản địa cho ngành bán dẫn. Các doanh nghiệp và tổ chức sẽ có thể phối hợp với nhau dễ dàng hơn nếu gần về mặt địa lý, và nếu Chính phủ hỗ trợ phát triển các cơ sở có thể chia sẻ giữa các đơn vị thì chi phí hoạt động toàn ngành sẽ thấp hơn nhiều. Trong bối cảnh đó, chính phủ Đài Loan đã thành lập Công viên Khoa học Tân Trúc (Hsinchu Science Park) vào năm 1980, nằm gần hai trường đại học kỹ thuật hàng đầu, được xây dựng nhằm trở thành khu công nghiệp bán dẫn chính của vùng lãnh thổ này. Chính phủ cũng đã thành lập hai viện nghiên cứu trong cùng thời gian, ITRI (Viện nghiên cứu Công nghệ Công nghiệp), và ERSO (Tổ chức Nghiên cứu và Dịch vụ Điện tử).
Lấy cảm hứng từ sự thành công của Thung lũng Silicon tại California, dự án công viên khoa học Tân Trúc được kỳ vọng sẽ thúc đẩy các hoạt động công nghệ bản địa và thu hút nguồn nhân lực công nghệ cao – đặc biệt là những người Đài Loan đã học tập hay đang làm việc ở nước ngoài.
Để giải quyết những lo ngại rằng cơ sở vật chất và chất lượng cuộc sống không sánh bằng California trong những năm đầu, chính phủ Đài Loan đã cung cấp nhiều biện pháp khuyến khích tài chính và vật chất, cùng với nhà ở chi phí thấp, trường học cho con cái, và cơ sở y tế chất lượng cao. Cộng đồng người Hoa tại Mỹ đã tư vấn cho chính phủ và các doanh nghiệp Đài Loan từ đầu những năm 1970, nhưng chỉ sau khi các chính sách này được triển khai thì họ mới bắt đầu nghĩ đến chuyện đến Đài Loan, trực tiếp sống và đóng góp cho sự phát triển của hòn đảo này.
Sự thần kỳ TSMC, khởi xướng lĩnh vực mới trong bán dẫn
Khi môi trường tại Đài Loan ngày càng thuận lợi, vào năm 1985, ông Chang đã rời Mỹ và đến hòn đảo này, một nơi ông chỉ biết đến trước đây qua các chuyến công tác khi làm việc tại TI. Với những thành công trong cả mảng nghiên cứu và kinh doanh tại Texas Instruments, các nhà lãnh đạo Đài Loan tin rằng ông Chang là người có tư duy cần thiết để có được những công nghệ từ các nghiên cứu R&D và sử dụng nó theo cách hữu ích cho nền kinh tế Đài Loan.
Năm 1986, ông Chang được Quốc vụ khanh Lý Quốc Đỉnh, người được New York Times ví là “cha đẻ của kỳ tích Đài Loan” mời về làm Chủ tịch Viện nghiên cứu Công nghệ Công nghiệp (ITRI) để phát triển ngành bán dẫn trong nước. Lúc đó, Đài Loan đã có được thành công nhất định trong ngành với tập đoàn UMC được thành lập từ ERSO, viện nghiên cứu tập trung vào bán dẫn của Đài Loan, và muốn Chang lặp lại điều này với ITRI. Chính quyền Đài Loan cũng thúc đẩy ông Chang đề xuất một dự án kinh doanh mới nhằm đưa Đài Loan vào kỷ nguyên VLSI (tích hợp quy mô rất lớn) của ngành bán dẫn.
Lúc này, các doanh nghiệp Mỹ, Nhật Bản, và Hàn Quốc đã bắt đầu chuyển từ LSI (tích hợp quy mô lớn) sang VLSI trong quy trình thiết kế và sản xuất, và Đài Loan cần phải đuổi kịp nhanh chóng. Có một doanh nghiệp mới trong ngành do Morris Chang dẫn đầu sẽ không chỉ thúc đẩy cạnh tranh trong khu vực tư nhân, mà còn tạo nên động lực đổi mới để bước vào VLSI, khi các doanh nghiệp lớn khác như Tatung và UMC vẫn chưa sẵn sàng chấp nhận rủi ro để đầu tư vào các công nghệ mới.
Năm 1987, ông Chang thành lập Tập đoàn Sản xuất Chất bán dẫn Đài Loan, còn được biết đến với tên viết ngắn là TSMC. Ngay từ lúc này, mô hình kinh doanh của tập đoàn này đã rõ đối với ông – TSMC sẽ chỉ sản xuất chip cho các công ty khác, chứ không phải thiết kế chúng. Điều này có nghĩa rằng rào cản công nghệ của TSMC thấp hơn nhiều so với các đối thủ tại Châu Á, do tập đoàn này chỉ cần tập trung vào một lĩnh vực Đài Loan đã làm tốt lúc đó – sản xuất. Như một doanh nghiệp đúc chip “thuần tuý” (pure-play foundry), TSMC không có sản phẩm riêng của công ty. Vì vậy, TSMC đã phát triển mạnh dựa trên cách tiếp cận là không cạnh tranh với các công ty khác trên thị trường, mà thay vào đó tiếp cận họ như các khách hàng và cam kết sẽ giảm chi phí hoạt động của họ nếu chọn TSMC. Trong một cuộc phỏng vấn hồi năm 2004 với Feng Wei-Zhong, Tổng thư ký phòng Nhân sự của TSMC, ông nói “điều này có nghĩa chúng tôi không chỉ giúp khách hàng sản xuất, mà còn cải tiến sản phẩm của họ bằng công nghệ tiên tiến của chúng tôi”.
Cách để TSMC tiếp cận và làm chủ các công nghệ tiên tiến như một doanh nghiệp “đi sau ngành” cũng là một bài học đáng chú ý. Khi mới thành lập, TSMC yêu cầu có một khoản đầu tư 200 triệu USD để đi vào hoạt động, và chính phủ Đài Loan đã đồng ý cung cấp gần một nửa số tiền tài trợ với điều kiện là một phần của nguồn tài chính cũng cần đến từ một tập đoàn nước ngoài. Trong khi Chang đã thiết lập mối quan hệ đối tác với bốn tập đoàn – TI, Intel, Matsushita, và Philips – chỉ có Philips sẵn sàng tham gia vào một liên doanh như nhà đầu tư chính.
Với cam kết từ tập đoàn Hà Lan này, TSMC sớm có được công nghệ cần thiết sau khi đạt được thoả thuận với Philips, chuyển giao cộng nghệ sản xuất và giấy phép sở hữu trí tuệ từ để đổi lấy 27,6% vốn cổ phần. Philips trở thành nhà cung cấp công nghệ tiên tiến chính cho TSMC trong những năm đầu, đồng ý chuyển giao miễn phí công nghệ xử lý chế tạo tấm wafer VLSI 2 micron và 1,5 micron để đổi lấy quyền tiếp cận dịch vụ đúc chip của TSMC.
Cùng lúc đó, Philips đã chuyển giao các thông số kỹ thuật cụ thể để giúp TSMC tiếp tục có khả năng đáp ứng đơn hàng của Philips. Do chỉ tập trung vào công nghệ sản xuất, TSMC đã sớm bắt kịp Phillips và đến cuối những năm 1980, khi bắt đầu áp dụng công nghệ 0,8 micron thì không còn phụ thuộc vào chuyển giao công nghệ của Philips nữa. Trong khi hợp tác với Philips, TSMC cũng đã phát triển khả năng công nghệ riêng của mình thông qua các chương trình hợp tác R&D mạnh mẽ với ITRI, nhằm thay thế sự phụ thuộc vào công nghệ của Philips với các trung tâm nghiên cứu bản địa. Chiến lược này đã cho phép TSMC phát triển các mối quan hệ trong thị trường địa phương, hợp tác và phát triển năng lực của các nhà cung cấp thiết bị và linh kiện nội địa, cũng như là đầu tư lớn vào hoạt động R&D tại các trung tâm nghiên cứu và đào tạo nhân lực Đài Loan.
Với việc TSMC khởi xướng một lĩnh vực hoàn toàn mới trong ngành bán dẫn, mô hình xưởng đúc bắt đầu gây ảnh hưởng lớn lên ngành bán dẫn toàn cầu. Sự sẵn có của dịch vụ sản xuất chip của TSMC, và sau đó khi UMC cũng trở thành xưởng đúc thuần tuý vào năm 1995, đã làm giảm đáng kể chi phí tham gia vào ngành của nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ. Do các doanh nghiệp không cần phải chi ra hàng tỷ đô để xây dựng các nhà máy sản xuất chip, thế giới đã chứng kiến sự bủng nổ của nhiều nhà thiết kế chip vào cuối thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21. Còn được biết đến với cái tên “fabless”, có nghĩa là công ty bán dẫn không có fab (xưởng đúc chip), các doanh nghiệp này dẫn đầu bởi NVIDIA và AMD tại Thung lũng Silicon, và hầu hết các đơn hàng của họ nay được sản xuất bởi TMSC, cũng như là những người đi sau như UMC, GlobalFoundries tại Mỹ, và SMIC tại Trung Quốc.
Một Đài Loan đứng đầu thế giới
Đài Loan ngày nay là quê hương của các doanh nghiệp bán dẫn hàng đầu thế giới, trong đó có TSMC dẫn đầu ngành toàn cầu, cũng như là UMC, MediaTek hay Silicon Motion. Với hệ sinh thái bán dẫn mạnh mẽ, các xưởng đúc chip Đài Loan chiếm 63,8% thị trường toàn cầu. Công đoạn đóng gói và thử nghiệm (OSAT) của Đài Loan cũng lớn nhất thế giới, chiếm 58,6% thị trường OSAT. Lĩnh vực thiết kế vi mạch của Đài Loan cũng chỉ đứng thứ hai sau Mỹ, chiếm 20,1% thị trường. Nếu nói cụ thể đến các hoạt động sản xuất chip tiên tiến nhất – những chip được dùng trong vũ khí hạt nhân, máy bay, tàu ngầm hay tên lửa siêu thanh, Đài Loan thống trị phân khúc này, với TSMC chiếm hơn 90% tổng công suất trên thế giới. Xét theo doanh thu, TSMC là công ty bán dẫn lớn nhất thế giới. Năm 2020, tập đoàn Đài Loan này gia nhập nhóm 10 công ty có giá trị nhất thế giới, vượt Exxon, Meta (Facebook), và Visa.
Trái ngược với mô hình hội nhập theo chiều dọc được các công ty như Samsung hay Toshiba chứng minh là đã thành công, quyết định chuyên môn hoá TSMC của Chang đã đưa ngành bán dẫn của Đài Loan phân tán theo chiều dọc. Sự thành công của TSMC sau đó đã tạo nên tiền lệ cho ngành bán dẫn toàn cầu chia ra nhiều công ty hoạt động trong nhiều công đoạn khác nhau, trở thành một ngành công nghiệp được đặc trưng bởi tính chuyên môn hoá. Quá trình tăng trưởng nhanh của lĩnh vực thiết kế đã dẫn đến sự ra mắt nhanh chóng của một công nghệ bán dẫn mới, ASIC (vi mạch tích hợp chuyên dụng). ASIC là một vi mạch IC được thiết kế cho một ứng dụng cụ thể, và ngày nay được ứng dụng khắp mọi nơi dựa trên nhu cầu, từ điện thoại di động đến các máy móc di động và phương tiện truyền thông.
Ngày nay, các doanh nghiệp fabless có thể tập trung mọi nguồn lực vào phát triển một loại chip chuyên dụng duy nhất, và gửi đơn hàng cho TSMC. Đổi lại thì sự đổi mới quy trình này cũng đã thu hút nhiều khoản đầu tư công nghệ cao vào các doanh nghiệp thiết kế tại Đài Loan, đặc biệt dưới hình thức FDI, giúp cho lĩnh vực thiết kế tại Đài Loan tăng 22,4 lần – chỉ trong 7 năm từ 1986 đến 1993. Do vậy, ngoài TSMC và UMC tập trung vào sản xuất, các công ty Đài Loan ngày nay hoạt động và có nhiều thành công trong cả ba công đoạn chính của ngành bán dẫn – thiết kế, sản xuất, và lắp ráp.
Morris Chang, nay đã 92 tuổi, không chỉ gắn liền với sự trỗi dậy của Đài Loan để trở thành một ngôi sao bán dẫn trong 40 năm qua, mà sự thành công của TMSC cũng đã thay đổi bộ mặt của ngành bán dẫn toàn cầu. Được ví như “Bố già Silicon”, khó có thể hình dung diện maọ ngành bán dẫn thế giới sẽ thế nào nếu không có ông. Và chính sự thành công của Đài Loan trong việc đưa nhân tài trở về hòn đảo này đã cho phép những người như Morris Chang lập nghiệp và thành công tại đây.
Bài viết được đăng lần đầu trên Vietnamnet.
