“Nhà máy tại Indiana sẽ trở thành cửa ngõ để cung cấp các sản phẩm HBM đầu tiên mang nhãn ‘Made in USA’ (Sản xuất tại Mỹ),” CEO của SK hynix, ông Kwak Noh-jung, phát biểu tại lễ khởi công vào ngày 26 tháng 8. Tuy nhiên, quy trình sản xuất các sản phẩm này sẽ bắt đầu tại Hàn Quốc.
SK hynix sẽ sản xuất các tấm wafer DRAM tại các nhà máy ở Hàn Quốc, vận chuyển chúng qua Thái Bình Dương, sau đó thực hiện công đoạn xếp chồng, đóng gói và kiểm thử tại West Lafayette, Indiana. Cơ sở trị giá hơn 4 tỷ USD này – cũng là nhà máy sản xuất HBM đầu tiên của công ty tại Mỹ – dự kiến sẽ bắt đầu sản xuất hàng loạt vào nửa cuối năm 2029.
“Việc vận chuyển tấm wafer thì dễ dàng, nhưng hệ sinh thái sản xuất thì không thể di dời như vậy,” ông Lee Jong-hwan, giáo sư ngành kỹ thuật bán dẫn hệ thống tại Đại học Sangmyung, nhận định.
Lý do tấm wafer vẫn được sản xuất tại Hàn Quốc
HBM (bộ nhớ băng thông cao) khởi đầu là các chip DRAM được chế tạo trên các tấm wafer. Sau đó, nhiều chip trong số này được xếp chồng và kết nối lại để tạo thành một gói bộ nhớ tốc độ cao, được sử dụng cùng với các bộ xử lý AI. Công đoạn sản xuất tấm wafer là phần khó khăn nhất để có thể chuyển dời sang nơi khác.
Các nhà máy của SK hynix tại Hàn Quốc được đặt trong một hệ sinh thái quy tụ đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm, các nhà sản xuất thiết bị, nhà cung cấp vật liệu và cơ sở hạ tầng đã được bồi đắp qua nhiều thập kỷ. Ngoài ra, một nhà máy mới còn phải trải qua quá trình tốn kém để ổn định sản xuất và nâng cao tỷ lệ thành phẩm trước khi có thể đạt hiệu suất tương đương với dây chuyền đã vận hành ổn định.
“Hiện chưa có nhiều lý do thuyết phục về mặt kinh tế để sao chép tại Mỹ một cơ sở sản xuất mà năng lực cạnh tranh đã được kiểm chứng tại Hàn Quốc,” ông Kim Rok-ho, trưởng bộ phận nghiên cứu bán dẫn tại Hana Securities, cho biết.
Các khoản đầu tư tại Hàn Quốc của SK hynix cũng đi theo hướng tương tự. Vào tháng 8, công ty đã phê duyệt ngân sách 54,3 nghìn tỷ won (38,3 tỷ USD) cho hai nhà máy mới trong giai đoạn đến năm 2031: 35,2 nghìn tỷ won cho nhà máy sản xuất DRAM tại Yongin (tỉnh Gyeonggi) và 19,1 nghìn tỷ won cho nhà máy sản xuất NAND tại Cheongju (tỉnh Nam Chungcheong). Ngoài ra, công ty cũng đang xây dựng P&T7, một cơ sở đóng gói tiên tiến quy mô lớn dành cho HBM tại Cheongju.
Việc vận chuyển các tấm wafer giữa các nhà máy tại Hàn Quốc và cơ sở ở Indiana cũng tương đối thuận lợi. "Ngành bán dẫn không giống như ngành ô tô, nơi mà mọi công đoạn sản xuất cần phải đặt cạnh nhau để đảm bảo hiệu quả hậu cần," ông Lee cho biết. "Tấm wafer có kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ, trong khi giá trị của các linh kiện tích hợp trên đó lại cực kỳ cao."
Do đó, SK hynix có thể duy trì công đoạn sản xuất đòi hỏi vốn đầu tư lớn nhất tại những nơi mà họ đã có sẵn quy mô, mạng lưới nhà cung cấp và kinh nghiệm sản xuất.
Tuy nhiên, điều này lại đặt ra một câu hỏi khác. Nếu Hàn Quốc hoàn toàn có khả năng sản xuất wafer và thực hiện cả khâu đóng gói HBM, tại sao lại phải chi hơn 4 tỷ USD để thực hiện một phần quy trình tại Indiana?
Tại sao lại chọn Indiana?
Câu trả lời nằm ở vai trò hiện tại của khâu đóng gói. "Đối với HBM, đóng gói đã trở thành một trong những quy trình sản xuất cốt lõi, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu năng và tỷ lệ thu hồi sản phẩm," ông Lee giải thích.
Cơ sở tại Indiana sẽ không chỉ đơn thuần tiếp nhận các con chip đã hoàn thiện từ Hàn Quốc rồi đóng hộp. Quy trình tại đây đòi hỏi phải xếp chồng, kết nối và kiểm thử nhiều chip DRAM để tạo thành một gói HBM hoàn chỉnh, có khả năng vận hành cùng bộ xử lý AI.
Bên cạnh dây chuyền sản xuất đó, SK hynix còn có kế hoạch xây dựng một trung tâm thử nghiệm và nghiên cứu phát triển (R&D) về đóng gói tiên tiến, nơi khách hàng, các trường đại học và đối tác kinh doanh có thể chế tạo sản phẩm mẫu cũng như kiểm chứng hiệu năng. Công ty cũng đang hợp tác với Đại học Purdue gần đó để thực hiện các nghiên cứu về công nghệ đóng gói.
Tại lễ khởi công, CEO Kwak của SK hynix mô tả Mỹ là nơi hội tụ của "các khách hàng hàng đầu, năng lực nghiên cứu và phát triển (R&D) cùng các đối tác chiến lược".
Đối với chuyên gia phân tích Kim, đây mới là lý do quan trọng hơn cả để hiện diện tại thị trường này. "Điều quan trọng không phải là đưa sản phẩm hoàn thiện đến tay khách hàng sớm hơn một ngày," ông nói. "Vấn đề nằm ở tốc độ tạo ra mẫu thử, kiểm nghiệm và điều chỉnh lại sản phẩm khi khách hàng thay đổi yêu cầu."
HBM đang ngày càng được thiết kế chuyên biệt để tương thích tối ưu với các bộ vi xử lý mà nó phục vụ; điều này giúp các nhà sản xuất bộ nhớ tham gia sớm hơn vào quá trình thử nghiệm và kiểm định cùng các nhà phát triển chip AI. SK hynix chưa tiết lộ danh sách khách hàng sẽ sử dụng cơ sở thử nghiệm tại Indiana.
Phía Washington cũng có lý do riêng khi muốn sở hữu năng lực này ngay trên đất Mỹ. Khi Bộ Thương mại Mỹ hoàn tất gói hỗ trợ theo Đạo luật CHIPS dành cho SK hynix, họ mô tả dự án này giúp lấp đầy một "khoảng trống quan trọng" trong chuỗi cung ứng bán dẫn của Mỹ. Chính phủ liên bang đã cam kết cấp khoản tài trợ trực tiếp lên tới 458 triệu USD và các khoản vay trị giá tới 500 triệu USD.
Hiện tại, nhà máy ở Indiana được thiết kế để vận hành dựa trên nguồn cung tấm wafer DRAM chuyển từ Hàn Quốc sang. SK hynix chưa công bố kế hoạch xây dựng nhà máy sản xuất wafer DRAM tại Mỹ, trong khi vẫn tiếp tục mở rộng sản xuất wafer ở trong nước.
Ông Lee cho rằng điều này khiến bất kỳ khoản đầu tư nào vào sản xuất wafer tại Mỹ trong tương lai cũng sẽ là một quyết định mang tính chất khác biệt so với dự án tại Indiana. Nhà máy đóng gói này không nhất thiết cần nguồn cung wafer tại chỗ để vận hành.
"Cơ sở tại Indiana có thể hoạt động với các tấm wafer sản xuất tại Hàn Quốc," ông nói. "Nếu sau này SK hynix quyết định cần cả năng lực sản xuất wafer tại Mỹ, thì quyết định đó phải dựa trên những lý do khác—có thể là vấn đề công suất, nhu cầu khách hàng, chính sách chính phủ, hoặc rủi ro chuỗi cung ứng trở nên nghiêm trọng đến mức cần thiết phải chấp nhận chi phí cao hơn."