Mọi người đều biết đổ nước trên điện thoại di động là một ý tưởng tồi, nhưng bạn có biết rằng phải mất hơn 3.000 gallon nước để tạo ra một chiếc điện thoại di động? Nước là cần thiết để khai thác kim loại, để làm cho keo và nhựa được sử dụng để lắp ráp và đóng gói, và để pha loãng nước thải được sử dụng trong suốt quá trình. Con số này cao gấp 10 lần so với mức nước trung bình mà người Trung Quốc sử dụng mỗi ngày.
Điều này đặc biệt đúng với chất bán dẫn, các mạch nhỏ được gọi là chip cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị điện tử của chúng tôi, bao gồm cả điện thoại di động của bạn. Mỗi bảng mạch tích hợp dài 30 cm phù hợp với chip trong điện thoại của bạn cần ít nhất 2.000 gallon nước để sản xuất. Điều này là do mỗi con chip cần được xả bằng nước siêu tinh khiết (UPW) - nước tinh khiết được coi là dung môi công nghiệp - để loại bỏ các mảnh vụn (ion, hạt, silica, v.v.) khỏi quá trình sản xuất và ngăn ngừa ô nhiễm chip. Phải mất 1.400 đến 1.600 gallon nước máy để tạo ra 1.000 gallon UPW.
Chất bán dẫn hiện là tâm điểm của cạnh tranh địa chính trị giữa Trung Quốc và Hoa Kỳ. Nếu dữ liệu là dầu mỏ và trí tuệ nhân tạo (AI) mới là nguồn điện mới, thì việc xem chất bán dẫn là một nguồn tài nguyên toàn cầu tạo ra rủi ro giống như bất kỳ loại nào khác. Chúng ta cũng cần nhớ nước cần thiết để tạo ra chúng.
Trong khi Trung Quốc chỉ chiếm 7,6% doanh số bán dẫn, khoản đầu tư khổng lồ vào lĩnh vực này - 150 tỷ USD từ năm 2014 đến 2030 - đã làm dấy lên lo ngại về một "khoảnh khắc Sputnik", quyết tâm của Trung Quốc để đạt được sự vĩ đại về công nghệ. Mặc dù tài trợ tăng vọt, nguồn cung cấp nước vẫn là một hạn chế quan trọng vì sản xuất chất bán dẫn đòi hỏi một lượng nước lớn, mà Trung Quốc thiếu, đặc biệt là ở các khu vực tập trung sản xuất chip.
Cho đến nay, nhu cầu nước cho sản xuất chất bán dẫn đã không trở thành mối quan tâm lớn ở Trung Quốc, nơi tập trung vào phát triển công nghệ trong nước để giảm sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng toàn cầu. Trong khi Trung Quốc là nước đến muộn trong ngành bán dẫn, một nghiên cứu tháng 7 năm 2021 của Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn lưu ý rằng Trung Quốc đang nhanh chóng bắt kịp nhờ tài trợ của chính phủ, trợ cấp và ưu đãi thuế cho ngành công nghiệp. Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 mới được công bố (2021-2025) đã xác định chất bán dẫn là một trong những ưu tiên hàng đầu cho "công nghệ tiên tiến", với Hội đồng Nhà nước Trung Quốc phác thảo cách tiếp cận của chính phủ đối với sự phát triển tổng thể.
Tuy nhiên, ngay cả sau khi chi 150 tỷ USD vào năm 2014 theo kế hoạch mạch tích hợp quốc gia, Trung Quốc vẫn phải đối mặt với những rào cản công nghệ lớn trong việc sản xuất chip cao cấp cần thiết cho điện thoại di động, máy tính xách tay và các sản phẩm công nghệ cao khác. Các chuyên gia hy vọng thành công của Trung Quốc sẽ là hỗn hợp - các công ty Trung Quốc sẽ tụt lại phía sau trong một số lĩnh vực, chẳng hạn như công nghệ và vật liệu sản xuất hợp đồng tiên tiến, nhưng trở nên cạnh tranh trong lắp ráp và thử nghiệm gia công phần mềm (OSAT) và thiết kế chip. Rủi ro toàn cầu cho đến năm 2021 Hạn hán ở Đài Loan nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cung cấp nước trong chuỗi cung ứng bán dẫn toàn cầu và những rủi ro toàn cầu của chính sách bán dẫn của Trung Quốc tập trung vào hậu quả an ninh quốc gia, những nỗ lực của Trung Quốc để thiết lập các tiêu chuẩn công nghệ toàn cầu, vai trò của Trung Quốc trong chuỗi cung ứng toàn cầu và căng thẳng xuyên eo biển trên toàn ngành. An ninh quốc gia: Hoa Kỳ coi sự nổi lên của Trung Quốc là một người chơi chính trong ngành công nghiệp bán dẫn là một rủi ro an ninh quốc gia. Một loạt các danh sách đen theo sau. Trong khi chính quyền Biden tập trung vào việc cải thiện khả năng trong nước của Mỹ để mở rộng các hạn chế đối với các công ty bán dẫn Trung Quốc. Vào ngày 8 tháng 6 năm 2021, Thượng viện Hoa Kỳ đã thông qua Đạo luật Đổi mới và Cạnh tranh Hoa Kỳ, chiếm đoạt 50 tỷ đô la tài trợ khẩn cấp cho phát triển chất bán dẫn trong nước, mà Biden nói là rất quan trọng để giữ Hoa Kỳ trước cuộc cạnh tranh "trong thế kỷ 21".
Tiêu chuẩn: Mỹ đã gây áp lực buộc các đồng minh và đối tác không sử dụng công nghệ Huawei. Điều đó phần nào nói lên những lo ngại về những thỏa hiệp có thể xảy ra đối với an ninh quốc gia, nhưng cũng liên quan đến những nỗ lực liên tục của Huawei để thiết lập các tiêu chuẩn kỹ thuật toàn cầu cho công nghệ 5G. Cho đến nay, các công ty Mỹ và châu Âu đã dẫn đầu bằng cách cung cấp thị phần và đáp ứng nhu cầu kinh doanh. Trong báo cáo thường niên tháng 12/2020, Ủy ban Đánh giá Kinh tế và An ninh Mỹ đã nêu chi tiết cách các nỗ lực của Trung Quốc nhằm định hình các tiêu chuẩn công nghệ toàn cầu phản ánh chính sách công nghiệp do nhà nước hậu thuẫn của Bắc Kinh trong việc tư nhân hóa các công ty Trung Quốc ở các thị trường bên ngoài trong khi hạn chế tiếp cận trong nước và hỗ trợ các chuẩn mực độc tài. Chuỗi cung ứng: Các công ty từ nhiều quốc gia và nhiều khu vực trên thế giới tham gia vào quá trình thiết kế và sản xuất. Có những rủi ro kinh tế trong việc phá vỡ chuỗi cung ứng toàn cầu của ngành công nghiệp bán dẫn. Vì lý do đó, các hành động của chính quyền Trump chống lại các công ty Trung Quốc đã dẫn đến tình trạng thiếu hụt các sản phẩm yêu cầu chất bán dẫn, chẳng hạn như chất bán dẫn và ô tô, khi các công ty quốc tế tranh giành để thay thế S.M.I.C. làm nhà cung cấp. Vào tháng 4 năm 2021, Hiệp hội Công nghiệp Bán dẫn đã kết luận rằng sẽ tốn 1 nghìn tỷ đô la để xây dựng một chuỗi cung ứng địa phương hoàn toàn tự cung tự cấp, có thể làm tăng thêm 65% chi phí bán dẫn. Một số chuyên gia trong ngành cho rằng một cách tiếp cận thận trọng hơn để giải quyết các lỗ hổng quan trọng nhất trong chuỗi cung ứng, chẳng hạn như sự sụt giảm tỷ trọng sản xuất của Mỹ từ 37% năm 1990 xuống còn 12% hiện nay, trong khi những người khác cho thấy một nỗ lực toàn diện hơn để lấp đầy khoảng trống trong toàn bộ quá trình sản xuất của Mỹ, bao gồm đổi mới, thiết bị và bao bì. Đài Loan, Trung Quốc: Đài Loan phải đối mặt với nhiều áp lực do vai trò trung tâm trong sản xuất chất bán dẫn tiên tiến nhất thế giới. Năm 2020, Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC) chiếm 55,6% thị trường sản xuất hợp đồng bán dẫn toàn cầu và sản xuất 92% chip tiên tiến của thế giới. Để đáp lại các quy định mới của Mỹ đối với Huawei, TSMC đã đình chỉ các đơn đặt hàng mới cho công ty, khách hàng lớn thứ hai sau Apple, chiếm 20% doanh thu hàng năm. TSMC cũng đã đồng ý xây dựng một nhà máy ở Arizona.
Ngoài tất cả những lo ngại này, vào mùa xuân năm 2021, Đài Loan thường có mưa, cận nhiệt đới đã trải qua đợt hạn hán tồi tệ nhất trong 56 năm, đe dọa sản xuất chất bán dẫn toàn cầu. Hạn hán đã trì hoãn sản xuất và dẫn đến tình trạng thiếu chip. Các nhà sản xuất chất bán dẫn đã buộc phải phân phối nước và vận chuyển nó vào. Lo ngại rằng biến đổi khí hậu sẽ làm giảm lượng mưa trong tương lai, TSMC đang xây dựng một nhà máy mới có thể tái sử dụng nước công nghiệp, trong khi các nhà sản xuất khác đang đào giếng của riêng họ. Quan trọng nhất, hạn hán năm 2021 của Đài Loan đã thu hút sự chú ý đến tầm quan trọng của nước đối với sản xuất chất bán dẫn. Rủi ro về nước Đảm bảo đủ số lượng chất bán dẫn và phát triển năng lực sản xuất trong nước không phải là thách thức duy nhất mà Trung Quốc phải đối mặt. Đảm bảo có đủ nước để sản xuất chất bán dẫn có thể còn khó khăn hơn. ChinaWaterRisk tính toán rằng một nhà máy sản xuất 40.000 bảng mạch sẽ cần 4,8 triệu gallon nước mỗi ngày, đủ để cung cấp cho một thành phố 60.000 dân.
Trong bối cảnh lũ lụt chưa từng có ở miền trung Trung Quốc, cần nhớ rằng Trung Quốc nói chung tương đối không an toàn về nước của mình - nước này chỉ có 7% lượng nước trên thế giới, mặc dù có 20% dân số thế giới. Nước cũng phân bố không đồng đều. Miền Bắc Trung Quốc, nơi có hầu hết ngành công nghiệp bán dẫn, chỉ có 1/5 tài nguyên nước của đất nước. Ngay cả khi đối mặt với tình trạng thiếu nước, ngành công nghiệp bán dẫn của Trung Quốc vẫn gặp vấn đề với việc sử dụng nước. Một nghiên cứu năm 2017 về nước được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn cho thấy Trung Quốc sử dụng nhiều nước hơn các nhà sản xuất lớn khác (Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và Hoa Kỳ) cả cho quá trình rửa và cho điện cần thiết để sản xuất nó. So với Mỹ, Trung Quốc sử dụng nước nhiều gấp 3 lần. Trên thực tế, 27% nước công nghiệp của Trung Quốc được hấp thụ bởi ngành công nghiệp bán dẫn.
Sự phát triển đầy tham vọng của chất bán dẫn của Trung Quốc cần phải tính đến các nguồn nước cần thiết để đạt được mục tiêu này, mà Trung Quốc thiếu. Như chúng ta đã thấy trong đợt hạn hán ở Đài Loan vào năm 2021, ngay cả với tài năng hàng đầu và công nghệ tiên tiến, tình trạng thiếu nước có thể làm hỏng sản xuất.