Thế giới sẽ đối mặt cuộc khủng hoảng thiếu chip tiếp theo do nhu cầu AI tăng mạnh

Theo báo cáo do công ty tư vấn Bain & Co vừa công bố, nhu cầu về chất bán dẫn tập trung vào trí tuệ nhân tạo và điện thoại thông minh và máy tính xách tay hỗ trợ AI có thể dẫn đến cuộc khủng hoảng thiếu chip toàn cầu tiếp theo.

Chuỗi cung ứng bán dẫn "vô cùng phức tạp" 

Trong đại dịch Covid-19 vừa qua, cuộc khủng hoảng thiếu hụt chất bán dẫn lớn đã xảy ra khi chuỗi cung ứng bị gián đoạn và nhu cầu về thiết bị điện tử tiêu dùng tăng cao do mọi người buộc phải làm việc tại nhà. Hiện nay, đại dịch đã qua đi song các chuyên gia của Bain & Co vẫn dự báo về khả năng của một cuộc khủng hoảng thiếu hụt chất bán dẫn, trước tình thế nhu cầu về AI ngày càng cao.

Hiện tại, các gã khổng lồ công nghệ chủ yếu mua các đơn vị xử lý đồ họa, hay GPU, của Nvidia. Các GPU này được lưu trữ trong các trung tâm dữ liệu quan trọng để đào tạo các mô hình AI khổng lồ làm nền tảng cho các ứng dụng như ChatGPT của OpenAI.

Trong khi đó, các công ty như Qualcomm đang thiết kế các con chip được đưa vào điện thoại thông minh và máy tính cá nhân và cho phép các thiết bị đó chạy các ứng dụng AI cục bộ thay vì thông qua kết nối internet trên đám mây. Chúng thường được gọi là thiết bị hỗ trợ AI và các công ty từ Samsung đến Microsoft đã phát hành các sản phẩm như vậy.

Hãng tư vấn Bain cho biết nhu cầu về GPU và thiết bị điện tử tiêu dùng AI có thể là nguyên nhân gây ra tình trạng thiếu chip.

Ông Anne Hoecker, giám đốc công nghệ tại Bain ở Châu Mỹ, cho biết nhu cầu tăng đột biến đối với các đơn vị xử lý đồ họa đã gây ra tình trạng thiếu hụt các thành phần cụ thể của chuỗi giá trị bán dẫn.

"Nếu chúng ta kết hợp nhu cầu tăng trưởng đối với GPU cùng với làn sóng các thiết bị hỗ trợ AI, có thể đẩy nhanh chu kỳ làm mới sản phẩm PC, thì nguồn cung bán dẫn rất dễ gặp tình trạng hạn chế”, chuyên gia của Bain nói.

Tuy nhiên, hiện tại vẫn chưa rõ nhu cầu đối với các tiện ích hỗ trợ AI như vậy sẽ lớn đến mức nào, xét đến cách tiếp cận thận trọng của người tiêu dùng đối với chúng cho đến nay. Bain lưu ý rằng chuỗi cung ứng bán dẫn "vô cùng phức tạp và nhu cầu tăng khoảng 20% ​​trở lên có khả năng cao sẽ phá vỡ sự cân bằng và gây ra tình trạng thiếu chip".

Mặc dù chưa tính toán hết nhu cầu với các tiện ích hỗ trợ AI, song sự bùng nổ AI trên khắp các thị trường lớn có thể dễ dàng vượt qua ngưỡng 20% đó, tạo ra các điểm nghẽn dễ bị tổn thương trong toàn bộ chuỗi cung ứng, Báo cáo của Bain nhấn mạnh.

Chuỗi cung ứng bán dẫn phải "làm việc hoàn toàn ăn ý" 

Hiện nay, chi tiêu cho các trung tâm dữ liệu và các chip chuyên dụng cung cấp năng lượng cho chúng không có dấu hiệu chậm lại. Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây lớn dự kiến ​​sẽ tăng chi tiêu vốn theo năm lên 36% vào năm 2024, phần lớn là do đầu tư vào AI và điện toán tăng tốc.

Nếu nhu cầu của trung tâm dữ liệu đối với các đơn vị xử lý đồ họa thế hệ hiện tại tăng gấp đôi vào năm 2026 - một giả định hợp lý xét theo quỹ đạo hiện tại - thì các nhà cung cấp các thành phần chính sẽ cần phải tăng sản lượng của họ lên 30% trở lên trong một số trường hợp.

Chuỗi cung ứng bán dẫn trải rộng trên nhiều công ty. Ví dụ, trong khi Nvidia có thể thiết kế GPU của mình, chúng được sản xuất bởi Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., hay TSMC tại Đài Loan. TSMC dựa vào các công cụ sản xuất chip từ các quốc gia trên thế giới, chẳng hạn như Hà Lan. Hơn nữa, các chip tiên tiến nhất chỉ có thể được sản xuất ở quy mô lớn bởi TSMC và Samsung Electronics.

Địa chính trị cũng có thể là một yếu tố thúc đẩy tình trạng thiếu chip. Các chính phủ trên khắp thế giới coi chất bán dẫn là công nghệ chiến lược. Hoa Kỳ đã thực hiện một chiến dịch, thông qua các hạn chế xuất khẩu và các lệnh trừng phạt khác, nhằm cố gắng hạn chế quyền tiếp cận của Trung Quốc đối với các loại chip tiên tiến nhất. Trong khi đó, Washington đã tìm cách củng cố năng lực sản xuất chất bán dẫn trong nước của mình.

"Căng thẳng địa chính trị, hạn chế thương mại và việc các công ty công nghệ đa quốc gia tách chuỗi cung ứng của họ khỏi Trung Quốc tiếp tục gây ra những rủi ro nghiêm trọng đối với nguồn cung chất bán dẫn. Sự chậm trễ trong việc xây dựng nhà máy, tình trạng thiếu hụt vật liệu và các yếu tố khó lường khác cũng có thể tạo ra các điểm thắt chặt", Bain cho biết.

Để cho phép trí tuệ nhân tạo phát triển, "một mạng lưới phức tạp các yếu tố chuỗi cung ứng phải kết hợp lại với nhau, từ việc xây dựng các trung tâm dữ liệu và nhà máy sản xuất wafer (cơ sở chế tạo) đến việc đảm bảo quyền truy cập vào bao bì tiên tiến và đủ điện".

Theo Scott Bickley, người đứng đầu nhóm nghiên cứu thực hành tại Info-Tech Research Group, chuỗi cung ứng chất bán dẫn tiên tiến là chuỗi cung ứng mong manh nhất trên hành tinh. Theo nghĩa đen, hơn 5.000 nhà cung cấp phải làm việc hoàn toàn ăn ý để sản xuất ra những con chip tiên tiến nhất.

Ông cho biết nhiều nhà cung cấp trong số này “cung cấp một thành phần duy nhất cho một công ty duy nhất, nếu không có thành phần đó, toàn bộ hệ thống sẽ dừng lại đột ngột. Chỉ riêng những trở ngại về mặt kỹ thuật đã là quá sức tưởng tượng, chưa kể những rủi ro địa chính trị và những trở ngại thông thường của hoạt động quản lý hậu cần.