Nhà máy sản xuất bán dẫn ở Bắc Mỹ đang được xây dựng ở đâu (phiên bản 2024)?

Khi nhu cầu toàn cầu đối với bán dẫn tiếp tục tăng mạnh, các doanh nghiệp đang cân nhắc lại chiến lược sản xuất—bao gồm cả việc xem xét các giải pháp gần với thị trường nội địa.

Động lực xây dựng các nhà máy sản xuất bán dẫn mới tại Bắc Mỹ chủ yếu xuất phát từ mục tiêu giảm thiểu rủi ro. Công ty Sản xuất Bán dẫn Đài Loan (TSMC) sản xuất hơn 60% lượng chip bán dẫn trên thế giới và 90% chip tiên tiến, chủ yếu tại Đài Loan. Việc tập trung quá mức vào một khu vực này đã trở thành mối quan ngại nghiêm trọng trong bối cảnh căng thẳng địa chính trị kéo dài giữa Hoa Kỳ và Trung Quốc.

Bán dẫn, đặc biệt là loại tiên tiến, đóng vai trò then chốt trong các ứng dụng máy tính liên quan tới AI (trí tuệ nhân tạo), lĩnh vực quân sự, viễn thông, chăm sóc sức khỏe và nhiều ngành trọng điểm khác. Nhu cầu về bán dẫn còn gia tăng mạnh mẽ khi các sản phẩm—từ ô tô và điện thoại thông minh đến bộ điều nhiệt và tủ lạnh thông minh—ngày càng trở nên kết nối và hiện đại hóa.

Mức độ phụ thuộc địa lý như vậy đã gióng lên hồi chuông cảnh báo cho các doanh nghiệp, khi nhận ra việc lệ thuộc quá nhiều vào một khu vực đem lại nhiều rủi ro. Dù là bất ổn chính trị với Trung Quốc, thiên tai như bão hay động đất, hoặc gián đoạn logistics, nguy cơ mất sản lượng có thể đe dọa nhiều dòng sản phẩm.

Đồng thời, các chính phủ phương Tây ngày càng nhận thức rõ ràng về nguy cơ chiến lược mà sự phụ thuộc này gây ra, đặc biệt trong việc bảo vệ công nghệ lõi phục vụ mục tiêu quốc phòng và an ninh quốc gia.

Để giải quyết những lo ngại này, các doanh nghiệp đang tìm cách đa dạng hóa vị trí đặt các nhà máy sản xuất bán dẫn. Xu hướng này được thúc đẩy bởi sự kết hợp giữa nguồn vốn tư nhân và hỗ trợ từ phía chính phủ.

Đạo luật CHIPS & Science: cú hích lớn cho ngành sản xuất bán dẫn Hoa Kỳ

Được ký ban hành vào năm 2022 bởi chính quyền Biden, Đạo luật CHIPS and Science (tên đầy đủ: Đạo luật Tạo động lực hữu ích để sản xuất bán dẫn và khoa học) đánh dấu một bước đi táo bạo nhằm củng cố ngành sản xuất bán dẫn của Hoa Kỳ. Đạo luật nhằm mục tiêu giảm phụ thuộc vào nhà cung cấp nước ngoài và tăng cường khả năng tự lực sản xuất trong nước.

Để đạt được điều này, luật đã phân bổ khoảng 53 tỷ USD cho các dự án xây dựng nhà máy bán dẫn trên toàn Hoa Kỳ. Khoản đầu tư này hướng tới xây dựng chuỗi cung ứng cho các công nghệ bán dẫn trọng yếu vừa bền vững vừa tự chủ hơn.

Kể từ khi đạo luật đi vào thực thi, Bộ Thương mại Hoa Kỳ đã bắt đầu phân phối quỹ, phê duyệt hơn 10 khoản tài trợ cho các doanh nghiệp cam kết xây dựng hoặc mở rộng cơ sở sản xuất bán dẫn. Một số doanh nghiệp nhận được hỗ trợ chính gồm:

• GlobalFoundries (1,5 tỷ USD tài trợ và 1,6 tỷ USD cho vay)
• Intel (8,5 tỷ USD tài trợ và 11 tỷ USD cho vay)
• TSMC (6,6 tỷ USD tài trợ và 5 tỷ USD cho vay)

Tổng quan phát triển sản xuất bán dẫn tại Bắc Mỹ

Nghiên cứu độc quyền của Z2Data phân tích quá trình phát triển lĩnh vực sản xuất bán dẫn tại Hoa Kỳ trong hai năm qua. Một số điểm nổi bật từ dữ liệu:

• Số lượng các nhà máy bán dẫn mới và mở rộng đang được xây dựng
• Phân bổ các nhà máy bán dẫn mới theo từng bang và từng công ty
• Các node công nghệ và sản phẩm đang được sản xuất tại mỗi nhà máy

Nhà máy bán dẫn mới theo khu vực (2023 so với 2024)

Mặc dù nhu cầu xây dựng nhà máy bán dẫn tại Bắc Mỹ vẫn rất lớn, việc SkyWater Technology hủy dự án nhà máy dự kiến tại Indiana đã khiến số lượng nhà máy mới xây dựng trong năm 2024 giảm đi một. Hiện tổng số nhà máy bán dẫn mới đang được xây là 19.

Mở rộng nhà máy bán dẫn theo khu vực (2023 so với 2024)

Khác với nhà máy mới, mở rộng là bổ sung cơ sở sản xuất vào vị trí hiện có thay vì xây dựng hoàn toàn mới. Lưu ý: việc số lượng nhà máy ở châu Âu giảm có liên quan đến Fab 34 của Intel tại Leixlip, Ireland, đã bắt đầu sản xuất vào nửa sau năm 2023. Nhà máy này ứng dụng công nghệ quang khắc cực tím (EUV) để sản xuất công nghệ Intel 4. 

Mức tăng tại Bắc Mỹ nhờ vào việc bổ sung một nhà máy TSMC tại khu sản xuất Fab 21 ở Phoenix, Arizona, nơi sẽ sản xuất chip 2nm.

Nhà máy bán dẫn tại Bắc Mỹ theo chủ sở hữu

Biểu đồ này thể hiện các nhà máy sản xuất bán dẫn (bao gồm mới và mở rộng) phân chia theo chủ sở hữu, làm nổi bật các công ty dẫn đầu làn sóng mở rộng cơ sở tại Bắc Mỹ. Dẫn đầu là Samsung Foundry với 12 nhà máy dự kiến tại Austin và Taylor, Texas. Các nhà máy tại Taylor sẽ được triển khai trong vòng hai thập kỷ tới, nhà máy đầu tiên dự kiến vận hành vào năm 2026. Theo Samsung, cơ sở Taylor sẽ nâng cao năng lực sản xuất giải pháp bán dẫn cho các công nghệ thế hệ mới như 5G, AI (trí tuệ nhân tạo) và tính toán hiệu năng cao.

Nhà máy bán dẫn tại Bắc Mỹ phân theo bang

Dù các nhà máy của TSMC tại Arizona có thể được truyền thông chú ý nhiều nhất, mảng sản xuất bán dẫn Hoa Kỳ trải rộng ở chín bang. Texas sẽ là nơi tập trung nhiều nhà máy nhất, Arizona và New York cạnh tranh vị trí thứ hai.

Lý do chọn Arizona và Texas cho hoạt động sản xuất bán dẫn?

Như Ars Technica đưa tin, Arizona có nhiều lợi thế cho sản xuất bán dẫn, bao gồm:

• 300 ngày nắng mỗi năm, phù hợp khai thác năng lượng mặt trời
• Ít hoạt động địa chấn do không có đứt gãy địa chất
• Ít gặp các thiên tai lớn khác như bão, lũ lụt
• Địa hình tự nhiên biệt lập

Cảnh quan sa mạc còn mang lại nguồn đất dồi dào cho việc xây dựng, ít chướng ngại tự nhiên như núi hoặc rừng lớn.

Texas có những lợi thế riêng biệt dành cho các công ty chip. Bang này vốn là trung tâm ngành bán dẫn (và là nơi tạo ra chip bán dẫn đầu tiên), đã thông qua Đạo luật CHIPS riêng vào năm 2023, phân bổ 698 triệu USD cho nhà máy bán dẫn mới và 660 triệu USD cho trung tâm nghiên cứu phát triển tiên tiến tại Đại học Texas ở Austin và Texas A&M. Ban hành gần một năm sau Đạo luật CHIPS & Science của chính phủ Biden, luật này nhằm mục đích:

• Khai thác các khoản đầu tư của Texas vào lĩnh vực bán dẫn
• Khuyến khích doanh nghiệp liên quan đến bán dẫn mở rộng tại bang
• Phát triển chuyên môn và năng lực tại các cơ sở giáo dục đại học của Texas

Luật cũng thiết lập tổ chức Texas Semiconductor Innovation Consortium (TSIC) và Quỹ đổi mới bán dẫn Texas (TSIF).

Bằng sáng chế công nghệ sản xuất tại các nhà máy

Dù hiện chưa công bố hết các công nghệ sẽ được sản xuất tại toàn bộ các nhà máy bán dẫn, dưới đây là các thông tin đã biết:

Các nhà máy của TSMC tại Arizona sẽ sản xuất nhiều node công nghệ tiên tiến: 2nm, 3nm, 4nm và 5nm. Các node này sẽ được sử dụng trong chip logic, yếu tố quan trọng cho AI (trí tuệ nhân tạo) và machine learning.

Trong tổng số 26 nhà máy bán dẫn dự kiến, tám nhà máy đã công bố sản phẩm sẽ sản xuất. Các nhà máy Boise và Clay của Micron Technology sản xuất DRAM, còn Palm Bay Fab của Rogue Valley Microdevices sẽ sản xuất MEMS và Sensor.

Nhà máy Taylor Fab 1 của Samsung, Fab 21 (1-3) của TSMC và nhà máy Sherman của Texas Instruments sẽ sản xuất chip logic với các kích thước node khác nhau.

Thời gian hoàn thành các nhà máy này?

Hơn hai chục nhà máy đang xây dựng tại Hoa Kỳ có thời gian hoàn thiện trải dài từ 2024 đến 2042. Phần lớn nhà máy dự kiến hoàn thành và đi vào sản xuất từ cột mốc 2030.

Danh sách đầy đủ các nhà máy bán dẫn tại Bắc Mỹ

Dưới đây là danh sách tổng hợp các nhà máy bán dẫn đã được công bố hoặc đang trong quá trình xây dựng hiện nay. Các nhà máy này gồm nhà máy mới và mở rộng nhà máy hiện có.

Arizona

Fab 52

Chủ đầu tư: Intel

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Chandler, AZ

Thời gian hoàn thành: 2025

Node: 7nm

Fab 62

Chủ đầu tư: Intel

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Chandler, AZ

Thời gian hoàn thành: 2025

Node: 7nm

Fab 21-1

Chủ đầu tư: TSMC

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Phoenix, Arizona

Thời gian hoàn thành: 2025

Node: 4nm & 5nm

Sản phẩm: Chip logic

Công suất: 20.000/tháng

Fab 21-2

Chủ đầu tư: TSMC

Loại phát triển: Mở rộng

Địa điểm: Phoenix, Arizona

Thời gian hoàn thành: 2026

Node: 3nm

Sản phẩm: Chip logic

Fab 21-3

Chủ đầu tư: TSMC

Loại phát triển: Mở rộng

Địa điểm: Arizona

Thời gian hoàn thành: 2028

Node: 2nm

Sản phẩm: Chip logic

Arizona đã trở thành trung tâm lớn của các nhà máy bán dẫn từ ít nhất năm 1980, khi Intel mở nhà máy tại Chandler (cách Phoenix khoảng 25 dặm về phía đông nam). Từ đó đến nay, bang tiếp tục giữ vững danh hiệu "sa mạc bán dẫn".

Tháng 9/2021, Intel khởi công thêm hai nhà máy Fab 52 và Fab 62 trong khuôn viên Ocotillo tại Chandler (khi hoàn thành, Intel sẽ sở hữu sáu nhà máy tại khuôn viên này). Các nhà máy sản xuất bán dẫn 7 nm, sử dụng công nghệ 20A của Intel.

Tổng chi phí xây dựng hai nhà máy này ước tính khoảng 20 tỷ USD, dự kiến hoàn thành trong năm 2024.

Bên cạnh các nhà máy Intel mới, TSMC cũng đã xây dựng ba nhà máy (một mới, hai mở rộng) ở rìa phía bắc Phoenix. Được công bố năm 2020, nhà máy mới Fab 21 của TSMC sẽ sản xuất chip 4 và 5nm với công suất xấp xỉ 20.000 WSPM (wafer/tháng). Cơ sở trị giá 40 tỷ USD này sẽ là nhà máy sản xuất bán dẫn thứ ba của TSMC ngoài lãnh thổ Đài Loan (các nhà máy còn lại đặt tại Washington và Trung Quốc).

Mặc dù Fab 21 chỉ chính thức sản xuất đại trà vào 2025, một báo cáo tháng 9 cho thấy TSMC đã bắt đầu sản xuất chip cho Apple. Việc sản xuất thử nghiệm quy mô nhỏ các bộ xử lý ứng dụng Apple A16 Bionic giúp nhà máy kiểm tra hệ thống và đảm bảo thiết bị vận hành ổn định.

Idaho

Boise Fab

Chủ đầu tư: Micron

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Boise, Idaho

Thời gian hoàn thành: 2026

‍Sản phẩm: DRAM

Bên cạnh dự án megasite tại New York, Micron cũng công bố khởi công nhà máy bán dẫn mới tại Boise, Idaho. Nhà máy dự kiến trị giá khoảng 15 tỷ USD, sẽ sản xuất DRAM và là nhà máy bộ nhớ đầu tiên được xây mới tại Mỹ hơn 20 năm qua. Dự án xây dựng bắt đầu năm 2023, dự kiến hoàn thành vào 2025. Khi đi vào hoạt động, Boise Fab sẽ sở hữu phòng sạch lớn nhất từng xây dựng tại Mỹ.

Ohio

Ohio Fabs (1-2)

Chủ đầu tư: Intel

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Columbus, OH

Thời gian hoàn thành: 2026

Node: 10nm

Bên cạnh các nhà máy mới tại Arizona, Intel cũng đã khởi công hai nhà máy bán dẫn gần Columbus, Ohio. Các cơ sở này dự kiến tổng chi phí khoảng 20 tỷ USD, sản xuất chip 10 nm trên đế wafer 12 inch. Các nhà máy dự kiến hoàn thành năm 2025, là giai đoạn đầu trong kế hoạch xây dựng tổ hợp tối đa tám nhà máy sản xuất bán dẫn tại quận Licking. (Tổng chi phí toàn bộ khu lên tới khoảng 100 tỷ USD.)

Oregon

Gresham Fab

Chủ đầu tư: Microchip Technology, Inc.

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Gresham, Oregon

Thời gian hoàn thành: 2025

Chính quyền Biden cấp 162 triệu USD cho Microchip Technology nhằm tăng sản lượng chip nội địa, nằm trong nỗ lực thúc đẩy sản xuất bán dẫn theo luật năm 2022. Trong đó, 72 triệu USD dành cho nhà máy tại Gresham, Oregon, giúp công ty nâng sản lượng tại Mỹ lên gấp ba lần. Phần lớn nguồn vốn dùng cho sản xuất vi điều khiển cho các ứng dụng quân sự, ô tô và y tế, đồng thời tạo ra 700 việc làm trong thập kỷ tới.

Texas

Taylor Fab (1-10)

Chủ đầu tư: Samsung

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Taylor, TX

Thời gian hoàn thành: 2023-2042

Node: 4nm & 5nm

Sản phẩm: Chip logic

Sherman Fab

Chủ đầu tư: Texas Instruments

Loại phát triển: Mở rộng

Địa điểm: Sherman, TX

Thời gian hoàn thành: 2025

Node: 28nm

Sản phẩm: Chip logic

Samsung Foundry, bộ phận sản xuất bán dẫn của Samsung, chỉ đứng sau TSMC về quy mô sản xuất chip theo hợp đồng. Doanh nghiệp Hàn Quốc đã có mặt đặt nhà máy bán dẫn tại Texas từ cuối thập niên 1990, với nhà máy đầu tiên tại Austin (nay là S2 Foundry).

Năm 2021, Samsung công bố xây dựng nhà máy bán dẫn mới tại Taylor, Texas—cách S2 Foundry khoảng 16 dặm—với khoản đầu tư khoảng 17 tỷ USD cho xây dựng, thiết bị và cải tiến. (Đây là khoản đầu tư lớn nhất của Samsung trên đất Mỹ tính đến nay.) Nhà máy sẽ sản xuất node 5 nm phục vụ HPC (tính toán hiệu năng cao), AI (trí tuệ nhân tạo) và 5G cùng các lĩnh vực công nghệ khác, dự kiến vận hành nửa cuối năm 2024.

Nhà máy mới này là bước khởi đầu cho kế hoạch 20 năm xây dựng tổng cộng 10 nhà máy bán dẫn tập trung ở Taylor, với tổng vốn đầu tư vượt 170 tỷ USD. Nhà máy cuối cùng dự kiến hoàn thành vào năm 2042.

Bên cạnh đó, năm ngoái Texas Instruments bắt đầu xây dựng khu sản xuất bán dẫn lớn gần Sherman, miền Bắc Texas. Dự án khởi động năm 2022, dự kiến hoàn thành năm 2025 với tổng chi phí khoảng 30 tỷ USD, được xem là dự án kinh tế lớn nhất lịch sử bang Texas. Nhà máy sẽ sản xuất chip logic 28 nm trên wafer 12 inch. Như nhiều cơ sở khác, nhà máy mới của Texas Instruments cũng nhận được khoản ưu đãi địa phương đáng kể.

New York

Clay Fab

Chủ đầu tư: Micron Technology

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Clay, NY

Thời gian hoàn thành: 2029

Sản phẩm: DRAM

Fab 8.2

Chủ đầu tư: GlobalFoundries

Địa điểm: Malta, NY

Thời gian hoàn thành: 2025

Massey Fab

Chủ đầu tư: Wolfspeed

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Marcy, NY

Thời gian hoàn thành: 2024

Ithaca Fab

Chủ đầu tư: Menlo Micro

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Ithaca, NY

Thời gian hoàn thành: 2024

Dù không nổi bật như các ông lớn ngành như Intel hay TSMC, Micron Technology vẫn là nhà sản xuất bộ nhớ và lưu trữ dữ liệu hàng đầu thế giới, bao gồm DRAM và bộ nhớ flash. Doanh nghiệp Mỹ này có trụ sở tại Boise, Idaho đã công bố năm ngoái việc động thổ “nhà máy bán dẫn lớn nhất trong lịch sử Hoa Kỳ” tại Clay, New York. Xây dựng bắt đầu năm 2024, dự kiến đi vào hoạt động nửa sau thập kỷ này theo thông cáo Micron. Nhà máy sẽ sản xuất DRAM.

Florida

Palm Bay Fab

Chủ đầu tư: Rogue Valley Microdevices, Inc.

Loại phát triển: Mới

Địa điểm: Palm Bay, FL

Thời gian hoàn thành: 2025

Sản phẩm: MEMS & Sensor

Công suất sản xuất: 21.000

Dù không phải trung tâm truyền thống về sản xuất bán dẫn, khu vực Space Coast tại Florida sẽ là nơi đặt nhà máy thứ hai của Rogue Valley Microdevices. Công ty có trụ sở Medford, Oregon năm nay đã mua một tòa nhà thương mại lớn tại Palm Bay và dự kiến chuyển đổi thành nơi sản xuất các hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) và cảm biến.

Utah

Lehi Fab

Chủ đầu tư: Texas Instruments, Inc.

Loại phát triển: Mở rộng

Địa điểm: Lehi, Utah

Thời gian hoàn thành: 2026

Texas Instruments (TI) đang xây dựng nhà máy sản xuất wafer bán dẫn mới tại Lehi, Utah, dự kiến vận hành năm 2026, kết nối với cơ sở hiện tại tại đây. Khi hoàn toàn hoạt động, hai nhà máy tại Utah sẽ sản xuất hàng chục triệu chip analog và xử lý nhúng mỗi ngày, đáp ứng kế hoạch tăng trưởng lâu dài của TI. Ngoài hoạt động sản xuất, TI còn tạo thêm việc làm, đầu tư vào giáo dục STEM địa phương và bảo đảm nhà máy mới thuộc nhóm hiệu quả môi trường cao nhất của mình.

Muốn nhận báo cáo tùy chỉnh như thế này?

Doanh nghiệp đang quan tâm báo cáo về linh kiện, nhà cung cấp, ngành hoặc thông tin chuyên sâu khác? Đăng ký dùng thử miễn phí nền tảng Z2Data để nhận demo cá nhân hóa về cách tiếp cận dữ liệu doanh nghiệp cần. Dù doanh nghiệp theo dõi xu hướng bán dẫn Hoa Kỳ hay các diễn biến toàn cầu, nền tảng của chúng tôi mang lại khả năng truy cập dữ liệu giúp doanh nghiệp bắt nhịp thị trường kịp thời.