Bất ngờ: Hãng mì chính quốc dân sở hữu công nghệ độc quyền mà các ông lớn chip Nvidia, Intel không thể sống thiếu, Trung Quốc tìm mọi cách sao chép nhưng không thể

Trong thế giới công nghệ hiện đại, khi nhắc đến các vật liệu cốt lõi giúp vận hành những con chip AI hàng đầu thế giới - từ NVIDIA đến Intel, từ Apple đến xe tự lái Tesla - ít ai ngờ rằng câu trả lời lại đến từ một công ty quen mặt với các bà nội trợ trên toàn thế giới.

Ajinomoto - thương hiệu quen thuộc trong các gian bếp châu Á - đã thực hiện một cuộc chuyển mình ngoạn mục, trở thành đế chế công nghệ nắm giữ hơn 95% thị phần toàn cầu trong lĩnh vực phim tích hợp bán dẫn (ABF - Ajinomoto Build-Up Film). Đây chính là vật liệu then chốt, mỏng như giấy nhưng không thể thiếu đối với các chip hiệu suất cao đến từ những ông lớn như TSMC hay NVIDIA.

Sự chuyển đổi này không chỉ là một câu chuyện thành công hiếm có trong giới doanh nghiệp, mà còn thể hiện tầm nhìn dài hạn và năng lực nghiên cứu phát triển vượt trội của Nhật Bản. Thậm chí, "ông lớn" NVIDIA cũng phải phụ thuộc vào công nghệ này, trong khi Trung Quốc - dù đầu tư hàng trăm triệu USD - vẫn chưa thể tái tạo được bí mật công nghệ của Ajinomoto.

Thị trường ngách của ngành bán dẫn

Câu chuyện về ABF bắt đầu từ một phát hiện bất ngờ: những hợp chất axit amin mà Ajinomoto từng sử dụng để tạo vị umami hóa ra lại sở hữu tính chất cách điện và dẫn nhiệt hoàn hảo khi được phối hợp theo kỹ thuật đặc biệt.

Vào cuối thập niên 1990, khi ngành công nghiệp chip đang gặp khó khăn trong việc tìm kiếm vật liệu mới cho các bộ vi xử lý ngày càng nhỏ gọn và mạnh mẽ, Ajinomoto đã bất ngờ tìm ra lời giải.

Thời điểm này, khi các bộ vi xử lý chuyển từ cấu hình "khung dẫn" truyền thống sang đế mạch nhiều lớp phức tạp hơn, các vật liệu cách điện cũ như mực in đã lộ ra nhiều hạn chế. Mực in không chỉ khiến tốc độ sản xuất chậm chạp mà còn dễ hút tạp chất và tạo ra các sản phẩm phụ có hại.

Năm 1996, một nhà sản xuất chip giấu tên đã tìm đến Ajinomoto với yêu cầu phát triển vật liệu thay thế cho lớp phủ truyền thống trong chip. Chỉ sau vài tháng nghiên cứu, từ những sản phẩm phụ của quá trình lên men axit amin, đội ngũ kỹ sư trẻ của Ajinomoto đã cho ra đời ABF.

Điểm đột phá của vật liệu ABF nằm ở việc sử dụng vật liệu gốc axit amin - một hướng tiếp cận mà không công ty vật liệu nào khác từng thử nghiệm nghiêm túc. Với cấu trúc phân tử ổn định ở nhiệt độ cao, khả năng tương thích tốt với các lớp đồng trong chip và đặc tính phân tán chất độn đồng đều, ABF đáp ứng hoàn hảo các yêu cầu khắt khe về dẫn nhiệt, cách điện trong quy trình đóng gói chip tiên tiến.

Thế độc quyền giữa cuộc đua ngành chip

ABF đã trở thành chìa khóa giải quyết bài toán lớn về mật độ mạch, tản nhiệt và độ bền trong ngành bán dẫn. Sản phẩm này cho phép các nhà sản xuất chip tích hợp hàng tỷ bóng bán dẫn vào một không gian siêu nhỏ, tạo ra cuộc cách mạng trong thiết kế chip.

Vị trí của ABF trong cấu trúc chip cực kỳ quan trọng - nó nằm giữa các lớp mạch, nơi kết nối chip với bo mạch chủ. Không có ABF, các CPU, GPU, modem AI hay radar xe tự lái sẽ không thể hoạt động ổn định ở tốc độ cao.

Hiện tại, hơn 95% các dòng chip cao cấp của NVIDIA, Intel, AMD, Apple, Qualcomm, Samsung đều sử dụng ABF. Từ CPU của máy tính cá nhân, máy chủ cho đến GPU khổng lồ phục vụ AI và trung tâm dữ liệu, không chip hiệu suất cao nào có thể thiếu vật liệu này.

Sự độc quyền này khiến nhiều nước như Mỹ và Trung Quốc tìm cách tự phát triển chuỗi công nghệ ABF, nhưng gặp phải những rào cản lớn. Một nhà máy sản xuất ABF công nghệ cao đòi hỏi khoản đầu tư 1-2 tỷ USD và thời gian xây dựng 2-3 năm. Chưa kể đến hàng loạt quy trình phức tạp khiến việc tự sản xuất tốn kém hơn nhiều so với nhập khẩu từ Ajinomoto.

Tất cả các nhà máy lớn như Unimicron, Kinsus, Shinko đều phải mua ABF từ Ajinomoto mà không có lựa chọn thay thế tương đương. Điều này khiến Ajinomoto trở thành cầu nối không thể thay thế trong chuỗi cung ứng toàn cầu.

Thậm chí NVIDIA - công ty lớn nhất thị trường chip AI với vốn hóa hàng nghìn tỷ USD - cũng phải phụ thuộc vào ABF mà không thể tự sản xuất. Khi người dùng chơi game với card đồ họa Nvidia RTX mới nhất, hay khi các siêu máy tính xử lý dữ liệu AI khổng lồ, bên trong những con chip mạnh mẽ đó đều có một lớp màng phim mỏng của Ajinomoto.

Chính khả năng cách điện, độ bền nhiệt và độ chính xác vượt trội của ABF đã giúp các "bộ não" này hoạt động ở hiệu suất tối đa. NVIDIA, Intel và AMD - những "ông lớn" trong làng chip - không thể tìm được vật liệu thay thế nào có cùng hiệu năng và độ tin cậy.

Ngay cả Tesla và các hãng xe điện muốn phát triển hệ thống tự lái cũng không có lựa chọn nào khác. ABF là vật liệu bắt buộc trong các chip AI, bộ điều khiển siêu chính xác và hệ thống điện siêu cao áp - những thành phần cốt lõi của công nghệ lái tự động.

Vùng đất cấm mà chuỗi cung ứng Trung Quốc chưa thể đặt chân

Trước sự thống trị tuyệt đối này, Trung Quốc đã huy động toàn lực - từ viện nghiên cứu nhà nước đến các startup bán dẫn - nhằm phát triển bản sao của ABF. Tuy nhiên, cho đến nay, chưa có công ty nào sản xuất được vật liệu tương đương về hiệu suất, độ bền và độ ổn định.

Các công ty Trung Quốc như Xi'an Tianhe Defense Technology, Zhejiang Wazam, Guangdong Hinno-tech đang phát triển sản phẩm thay thế ABF (gọi là QBF) nhưng đến nay vẫn chưa được kiểm định đủ để sản xuất hàng loạt.

Dù ABF đắt hơn vật liệu truyền thống, nhưng nó mang lại mật độ mạch cao hơn, giảm lỗi kỹ thuật và giảm rủi ro vận hành. Ajinomoto không cạnh tranh bằng giá mà bằng độ ổn định kỹ thuật cùng khả năng giao hàng đúng hạn, giúp khách hàng tiết kiệm chi phí toàn chuỗi.

Lý do thất bại của các hãng Trung Quốc không chỉ nằm ở công nghệ, mà là cả một hệ sinh thái hoàn chỉnh. Từ dây chuyền ép màng độc quyền đến bí quyết xử lý phân tử từ axit amin, mọi thứ đã được Ajinomoto tinh chỉnh qua hơn 20 năm nghiên cứu phát triển.

Công nghệ của Ajinomoto dựa trên thế mạnh hóa học và quy trình lên men phức tạp - một lĩnh vực mà họ có lợi thế lịch sử và chuyên môn vượt trội. Điều này tạo ra vật liệu có đặc tính hóa học và vật lý độc đáo, khó có thể sao chép hoàn toàn.

Bên cạnh đó, nguyên tắc của ngành bán dẫn là yêu cầu độ chính xác đến từng nanomet và khả năng chịu đựng điều kiện khắc nghiệt. Các khách hàng như Intel, AMD, NVIDIA, Apple, TSMC yêu cầu tính ổn định tuyệt đối: không giãn nở, không bong lớp, không nhiễm điện tĩnh.

Để hoàn thiện công thức và quy trình sản xuất, Ajinomoto đã trải qua hàng trăm lần thử nghiệm. Quy trình ép màng, sấy, cắt lớp ABF có sai số tính bằng micromet, thể hiện công nghệ cực cao. Hơn nữa, dây chuyền sản xuất được Ajinomoto đồng phát triển riêng với các nhà chế tạo máy - không bán thương mại, không chuyển giao công nghệ.

Việc ABF được Intel chấp nhận và tích hợp vào quy trình sản xuất từ năm 1999 đã thiết lập nó như một tiêu chuẩn thực tế cho ngành. Trong khi ABF đã được chứng minh qua hàng chục năm sử dụng thực tế và được chứng nhận ở hầu hết các chuẩn công nghiệp khắt khe của Mỹ, châu Âu, Nhật Bản, những sản phẩm thay thế vẫn chưa thể làm được điều này.

Tỷ lệ hỏng thấp của ABF và khả năng kiểm soát nhiệt độ - độ ẩm cực chặt là điều mà nhiều đối thủ Trung Quốc chưa thể sao chép, dù đã cố gắng từ năm 2017.

Nhận thức được các mối nguy hiểm bị thay thế bởi các đối thủ “ngựa ô” trong kỷ nguyên mới, Ajinomoto đã xây dựng chiến lược phòng thủ chặt chẽ. Ngay cả khi có vật liệu tương đương, việc thay đổi ABF hiện tại sẽ buộc các hãng chip phải điều chỉnh toàn bộ quy trình ép màng, dây chuyền và kiểm chứng chất lượng - điều này đồng nghĩa với chi phí khổng lồ, thời gian dài và rủi ro chiến lược.

Ajinomoto duy trì lợi thế bằng cách xây dựng chu trình phát triển nhanh và hợp tác chặt chẽ với khách hàng. Họ sản xuất ABF phiên bản mới phù hợp từng thế hệ chip, đặt đối tác vào thế phụ thuộc chuỗi cung ứng. Hãng đã tăng tốc xuất xưởng ABF trong nước, đầu tư 25 tỷ yên để nâng thêm 50% công suất tại các nhà máy ở Gunma, Kawasaki và cân nhắc thêm cơ sở mới đến 2030.

Đồng thời, tập đoàn này mở rộng trung tâm nghiên cứu và trung tâm phản hồi khách hàng tại Thung lũng Silicon cùng Trung Quốc, đẩy mạnh phát triển thế hệ ABF mới để bám sát các sản phẩm chip bán dẫn mới nhất.

Đóng góp của ABF vào lợi nhuận của Ajinomoto ngày càng tăng. Dù mảng thực phẩm vẫn mang lại doanh thu lớn, mảng vật liệu chức năng (với ABF là cốt lõi) đang trở thành động lực lợi nhuận quan trọng nhất.

Dù chỉ chiếm khoảng 7% doanh thu, ABF mang về trên 23% lợi nhuận hoạt động của tập đoàn. Trong khi mảng gia vị ngày càng cạnh tranh và tăng trưởng chậm, ABF lại bùng nổ nhờ nhu cầu chip AI, xe điện, 5G, IoT.

Từ giai đoạn sa sút năm 2009-2013, khi Ajinomoto mất 62% doanh thu mảng dược phẩm, ban lãnh đạo đã quyết định tái cơ cấu lớn năm 2014, tập trung vào công nghệ sinh học và vật liệu công nghệ cao thay vì phụ thuộc ngành thực phẩm như trước.

Rõ ràng, Ajinomoto không còn chỉ là "hãng bột ngọt" mà đã vươn mình thành nhà sáng tạo vật liệu công nghệ cao toàn cầu, cung cấp xương sống cho kỷ nguyên số hóa.

Tham khảo Nikkei Asia, Financial Times (FT), Business Insiders (BI)

>> Láng giềng Việt Nam tạo đột phá: Sử dụng khoáng chất hiếm để chế tạo thiết bị giúp động vật mù có ‘siêu thị lực’, mở ra hy vọng cho người khiếm thị