Công nghệ vi mạch, từ sáng tạo đến thiếu hụt chuỗi cung ứng

Khi tình trạng thiếu chip tiếp tục gây áp lực lên chuỗi cung ứng sản xuất, chúng tôi phác thảo lịch sử biến đổi của phát minh thế kỷ 20 này

Đang diễn ra Thiếu hụt chất bán dẫn (chip)tiếp tục gây ra vấn đề cho ngành sản xuất toàn cầu. Ban đầu trở nên trầm trọng hơn bởi đại dịch COVID-19 khi nhiều ngành công nghiệp toàn cầu bị đình trệ, chuỗi cung ứng chip bị gián đoạn hướng sự chú ý đến một thực tế đã bị bỏ qua trước đây: thế giới ngày càng toàn cầu hóa và số hóa của chúng ta dựa vào vi mạch để hoạt động.
Với mối quan tâm ngày càng tăng này đã xuất hiện tăng cường chú ý đến nguồn gốc và chức năng của vi mạch. Chúng được phát minh khi nào? Chúng được sử dụng để làm gì? Và tại sao phải mất đại dịch để chúng ta nhận ra tầm quan trọng của chúng đối với thế giới của chúng ta?
Chúng tôi khám phá câu trả lời cho những câu hỏi này trong dòng thời gian bên dưới.
 

1959: Vi mạch được phát minh

Vào những năm 1950, máy tính là những cỗ máy đắt tiền và phức tạp được tạo thành từ các bộ phận nhỏ. Hệ thống dây điện nghiêm ngặt và phức tạp của máy tính, cái gọi là "sự chuyên chế của các con số", có nghĩa là các kỹ sư không thể cải thiện hiệu suất của máy tính của họ.
Thay mặt cho tất cả các kỹ sư thất vọng về điều này, Jack Kilby, Kỹ sư tại Texas Instruments, đã quyết định tạo ra một thành phần duy nhất có thể tự thực hiện công việc. Ông đã phát minh ra vi mạch và trưng bày nó cho ban lãnh đạo công ty của mình. Vào tháng 2 năm 1959, bằng sáng chế của Hoa Kỳ cho 'Mạch điện tử thu nhỏ', mạch tích hợp đầu tiên từ trước đến nay, đã được đệ trình. Kỷ nguyên của máy tính hiện đại đã bắt đầu.
 

1961: Tiến bộ đắt đỏ

Khi vi mạch bắt đầu được phân phối rộng rãi hơn, nó bắt đầu được Không quân Hoa Kỳ sử dụng để sản xuất tên lửa và NASA trong các dự án Apollo. Ở giai đoạn này, một vi mạch duy nhất có giá 31 đô la Mỹ.
 

1965: Định luật Moore

Đồng sáng lập Intel Gordon E. Moore tuyên bố rằng số lượng bóng bán dẫn trên một vi mạch tăng gấp đôi sau mỗi hai năm, mặc dù chi phí của máy tính đã giảm một nửa. Tuyên bố này, sau đó được gọi là Định luật Moore, gợi ý rằng máy tính sẽ trở nên rẻ hơn khi khả năng của chúng tăng lên.
 

1971: Giảm chi phí với sản xuất chuỗi cung ứng hàng loạt

Nửa thập kỷ sau, Định luật Moore đã được chứng minh là đúng. Nhờ sự đầu tư của chính phủ Mỹ, việc sản xuất hàng loạt vi mạch đã giảm chi phí xuống còn 1,25 USD.
"Chính phủ đã tạo ra nhu cầu lớn tạo điều kiện cho việc sản xuất hàng loạt vi mạch", Fred Kaplan, tác giả của 1959: The Year Everything Changed, giải thích.
 

1986: Quản lý chi phí với Hiệp định bán dẫn

Tuy nhiên, Moore đã không xem xét các lợi ích quốc tế cạnh tranh và chiến tranh thương mại sẽ ảnh hưởng đến sản xuất vi mạch như thế nào. Thỏa thuận bán dẫn giữa Mỹ và Nhật Bản đảm bảo ấn định giá sản xuất để cạnh tranh chuỗi cung ứng không vượt quá tầm kiểm soát.
 

1998: Vi mạch đầu tiên được cấy vào người

Thí nghiệm vi mạch đầu tiên với người diễn ra vào cuối thế kỷ 20. Giáo sư Kevin Warwick, Giám đốc Điều khiển học tại Đại học Reading, là người đầu tiên trong lịch sử được cấy vi mạch vào cơ thể của họ.
Sau một tuần, vi mạch đã được loại bỏ. Warwick nói rằng cánh cửa kích hoạt bằng thẻ thông minh đã mở ra cho anh và đèn sẽ nhấp nháy xung quanh anh.
 

Năm 2021: Sản xuất hàng loạt tại Trung Quốc giữa đại dịch

Ngay sau khi Texas Instruments phát minh vào năm 1959, các kỹ sư Trung Quốc đã chế tạo bóng bán dẫn của riêng họ. Tuy nhiên, Cách mạng Văn hóa có nghĩa là những nỗ lực của họ hầu như không được chú ý, và ngay cả khi nền kinh tế Trung Quốc mở cửa toàn cầu vào những năm 1980, các công ty sản xuất của họ vẫn đứng sau phần còn lại của thế giới.
Năm 2021, các công ty Trung Quốc đã sản xuất được 29,9 tỷ chiptrong các đợt phong tỏa COVID-19 khác nhau.
 

Năm 2022: Tình trạng thiếu chip gây ra khủng hoảng chuỗi cung ứng

Sản xuất vi mạch, giống như nhiều ngành công nghiệp khác, đã bị tạm dừng do phong tỏa do đại dịch. Kể từ đó, các nhà sản xuất chip đã phải vật lộn để đáp ứng nhu cầu do những hạn chế và thiếu hụt dọc theo chuỗi cung ứng.
Ví dụ, việc đóng cửa Thượng Hải, trung tâm sản xuất chip của Trung Quốc, đã dẫn đến sự gián đoạn hoàn toàn trong chuỗi cung ứng công nghệ của đất nước, ảnh hưởng đến các công ty trên toàn thế giới - bao gồm Tập đoàn Sản xuất Chất bán dẫn Quốc tế. (SMIC).
Gần đây cũng có báo cáo rằng tình trạng thiếu chip là buộc binh lính Nga đột kích các nhà bếp bỏ hoangở Ukraine, tìm kiếm các vi mạch trong máy rửa bát và tủ lạnh để cung cấp năng lượng cho vũ khí của họ.
Đối mặt với cuộc khủng hoảng toàn cầu dai dẳng này, các kỹ sư hiện đang tìm cách nâng cao công nghệ vi mạch, không chỉ để thúc đẩy số hóa toàn cầu mà còn để quản lý rủi ro trong trường hợp chuỗi cung ứng bị gián đoạn khác.