เจาะลึก Semiconductor ทำไมทุกประเทศต้องแย่งชิง?

สถาบันนโยบายยุทธศาสตร์แห่งออสเตรเลีย (Australian Strategic Policy Institute) ได้จัดการประชุมสุดยอด Sydney Dialogue ซึ่งเป็นเวทีระดับโลกด้านนโยบายเกี่ยวกับเทคโนโลยีสำคัญ เทคโนโลยีเกิดใหม่ และเทคโนโลยีทางไซเบอร์ พร้อมทั้งออกรายงาน THE SYDNEY DIALOGUE - TECHNOLOGY EXPLAINERS ที่เจาะลึกถึงเทคโนโลยีซึ่งมีพลังในการเปลี่ยนแปลงโลก

ในบทความนี้ Techsauce จะพาไปสำรวจ Semiconductor เทคโนโลยีที่อยู่ทุกที่ ตั้งแต่สมาร์ทโฟนถึง AI  ซึ่งจะมีบทบาทสำคัญหรือผลกระทบต่อโลกอย่างไร ไปทำความรู้จักกัน!

Semiconductor คืออะไร ?

Semiconductor หรือที่เรียกอีกอย่างว่า Microchips เป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กมากที่ทำจากวัสดุบริสุทธิ์ เช่น ซิลิคอนหรือเจอร์เมเนียม โดยมีการเติมสารอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อควบคุมการนำไฟฟ้า ชิปเหล่านี้ทำหน้าที่หลากหลาย เช่น ขยายสัญญาณ สลับวงจร และแปลงพลังงาน ทำให้สามารถประมวลผล ตรวจจับ และเก็บข้อมูลได้ 

เซมิคอนดักเตอร์มีอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แทบทุกชนิด และมีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างมากเมื่อเวลาผ่านไป ยิ่งในปัจจุบัน ชิปหนึ่งตัวสามารถมีทรานซิสเตอร์ได้นับพันล้านตัว และมีขนาดเล็กมากในระดับนาโนเมตร (nm) ซึ่งเล็กกว่าเส้นผมหรือแม้กระทั่งดีเอ็นเอของมนุษย์อีก

บริษัทเซมิคอนดักเตอร์มักแบ่งงานออกเป็นสองส่วนหลัก ได้แก่ การออกแบบและการผลิต อาทิ

• Fabless firms: บริษัทเหล่านี้มุ่งเน้นเฉพาะการออกแบบชิปแต่ไม่ได้ผลิตชิป
• Foundries: บริษัทเหล่านี้มีความเชี่ยวชาญด้านการผลิตชิปโดยอิงตามการออกแบบของบริษัท Fabless

ในอดีต บริษัทเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิมจะจัดการทั้งการออกแบบและการผลิต แต่ในปัจจุบัน บริษัทที่เน้นการออกแบบ (Fabless) หลายแห่งปล่อยให้บริษัทอื่นดูแลการผลิต ซึ่งมันส่งผลกระทบต่อห่วงโซ่อุปทานและอาจส่งผลกระทบต่อเสถียรภาพของอุตสาหกรรม โดยเฉพาะในช่วงที่เกิดการหยุดชะงักหรือการขาดแคลน

ชิปในปัจจุบันมีขนาดเล็กลง ทรงพลังขึ้น และราคาถูกลง จึงกลายเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น AI, เครือข่าย 5G (อินเทอร์เน็ตมือถือความเร็วสูง) และการคำนวณเชิงควอนตัม การเป็นผู้นำในการผลิตชิปที่ทันสมัยเหล่านี้ช่วยสร้างความได้เปรียบทางการแข่งขัน ดังนั้น ประเทศและบริษัทต่างๆ จึงแข่งขันกันอย่างเข้มข้นเพื่อครองตลาดและเป็นผู้นำในอุตสาหกรรมที่สำคัญนี้

แน่นอนว่าเมื่อ AI มาแรงมาก เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ก้าวหน้าอย่างรวดเร็วก็ทำให้เกิดความต้องการเซมิคอนดักเตอร์เพิ่มขึ้นอย่างมาก คาดว่าตลาดเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกจะมีมูลค่าถึง 1 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2030

สถานการณ์ปัจจุบันในอุตสาหกรรม Semiconductors

การแข่งขันทางภูมิรัฐศาสตร์ ปัจจุบันการแข่งขันระหว่างประเทศในด้านเซมิคอนดักเตอร์ (หรือชิป) มุ่งเน้นไปที่ Foundries โดยเฉพาะการผลิตชิประดับสูงที่มีความละเอียดมากในระดับนาโนเมตร ซึ่งเป็นชิปที่สำคัญต่อเทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่น สมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ทางการทหาร ซึ่งมีบริษัท Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC) เป็นผู้ผลิตชิประดับสูงที่ใหญ่ที่สุดของโลก โดยผลิตชิประดับสูงประมาณ 90% ของโลก 

ทำให้ไต้หวันเป็นศูนย์กลางสำคัญของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และเป็นจุดแข่งขันทางยุทธศาสตร์ระหว่างมหาอำนาจอย่างสหรัฐฯ และจีน การพึ่งพาการผลิตชิปจากไต้หวันทำให้เกิดความเสี่ยงในห่วงโซ่อุปทาน จึงเป็นเหตุให้หลายประเทศ เช่น เกาหลีใต้ โดย  Samsung Electronics ลงทุนเพิ่มการผลิตชิปภายในประเทศเพื่อกระจายความเสี่ยงและเสริมความมั่นคงของห่วงโซ่อุปทาน

ด้านกฎระเบียบเกี่ยวกับเซมิคอนดักเตอร์ สหรัฐอเมริกาออกกฎหมายที่เรียกว่า CHIPS and Science Act ปี 2022 เพื่อเพิ่มขีดความสามารถของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ โดยจัดสรรงบประมาณ 52.7 พันล้านดอลลาร์สนับสนุนการผลิต การวิจัย และพัฒนาบุคลากรในสหรัฐฯ กฎหมายนี้มุ่งส่งเสริมการผลิตชิประดับสูงในประเทศ พร้อมทั้งให้แรงจูงใจแก่บริษัทต่างชาติ เช่น TSMC และ Samsung ในการตั้งโรงงานในสหรัฐฯ เพื่อลดการพึ่งพาชิปนำเข้า

ตั้งแต่มีการออกกฎหมาย บริษัทเทคโนโลยี เช่น Micron, GlobalFoundries, และ Qualcomm ได้ประกาศโครงการใหม่กว่า 10 โครงการในสหรัฐฯ โดยคาดว่าการลงทุนจากเอกชนจะเกิน 200 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2030 นอกจากนี้กฎหมายนี้ยังพยายามจำกัดการเข้าถึงของจีนต่อชิประดับสูง (28 นาโนเมตรและต่ำกว่า) โดยห้ามไม่ให้มีการใช้เงินสนับสนุนของสหรัฐฯ ในการทำกิจการเกี่ยวกับเซมิคอนดักเตอร์ในรัสเซียและจีน นอกจากนี้ ยังส่งผลให้บริษัทอย่าง ASML ซึ่งเป็นผู้ผลิตเครื่องมือทำชิปในเนเธอร์แลนด์ ถูกห้ามไม่ให้ส่งออกเครื่องมือเหล่านี้ให้กับจีนด้วย

การกระจายห่วงโซ่อุปทานในอุตสาหกรรม Semiconductors ในปัจจุบัน หลายบริษัทและหลายประเทศกำลังพยายามที่จะสร้างความแข็งแกร่งให้กับห่วงโซ่อุปทานของเซมิคอนดักเตอร์ เพื่อลดการพึ่งพาแหล่งผลิตหลักเพียงไม่กี่แห่ง เช่น TSMC กำลังสร้างโรงงานผลิตใหม่ในประเทศต่าง ๆ อย่างเช่น สหรัฐอเมริกา (รัฐแอริโซนา) ญี่ปุ่น และเยอรมนี ซึ่งเป็นการขยายและกระจายการผลิตไปยังที่อื่น ๆ เพื่อลดความเสี่ยงในกรณีที่เกิดปัญหาในบางพื้นที่

รัฐบาลก็เข้ามามีบทบาทเช่นกัน เช่น ญี่ปุ่นได้จัดสรรงบประมาณราว 13,000 ล้านเหรียญสหรัฐ เพื่อส่งเสริมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในประเทศ การดำเนินการทั้งหมดนี้มีเป้าหมายเพื่อสร้างความมั่นคงและความต่อเนื่องในการจัดหาเซมิคอนดักเตอร์ให้กับทั่วโลก ลดการพึ่งพาแหล่งผลิตเพียงไม่กี่แห่ง และเตรียมพร้อมรับมือกับการขาดแคลนที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต

อะไรจะเกิดขึ้นต่อไปในอุตสาหกรรม Semiconductors ?

ความเสี่ยงด้านภูมิรัฐศาสตร์และเศรษฐกิจ: ปัจจุบันหลายประเทศกำลังมีนโยบายปกป้องเศรษฐกิจของตนมากขึ้น ทำให้การค้าระหว่างประเทศเผชิญความท้าทาย หนึ่งในความเสี่ยงที่ใหญ่ที่สุดคือความตึงเครียดเกี่ยวกับไต้หวัน ซึ่งเป็นศูนย์กลางการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ หากเกิดความขัดแย้งขึ้น การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกอาจหยุดชะงัก ส่งผลให้ราคาสินค้าเทคโนโลยีหลายชนิดสูงขึ้น ทั้งอุปกรณ์สื่อสาร รถยนต์ และบริการต่าง ๆ เพื่อความมั่นคงของอุตสาหกรรมนี้ จึงจำเป็นต้องสนับสนุนความเป็นอิสระของไต้หวันและขยายกำลังการผลิตอย่างต่อเนื่อง

ปัญหาด้านแรงงาน: อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ต้องการแรงงานที่มีทักษะสูง แต่ขณะนี้มีปัญหาขาดแคลนบุคลากรที่มีความสามารถ ทำให้หลายประเทศอย่างไต้หวัน สหรัฐฯ เกาหลีใต้ และญี่ปุ่น ต้องวางแผนส่งเสริมการลงทุนในอุตสาหกรรมนี้ โดยใช้ความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชน พวกเขาวางแผนที่จะดึงดูดแรงงานจากต่างประเทศ ฝึกทักษะใหม่ให้แรงงาน และสนับสนุนสตาร์ทอัพ เพื่อรองรับความต้องการแรงงานที่คาดว่าจะมากกว่าหนึ่งล้านคนในอนาคต

ข้อจำกัดด้านสิ่งแวดล้อมและทรัพยากร: การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ต้องใช้น้ำเป็นจำนวนมาก แต่ปัญหาการขาดแคลนน้ำและความเสี่ยงจากสภาพภูมิอากาศมักถูกมองข้าม งานวิจัยพบว่า 40% ของโรงงานเซมิคอนดักเตอร์ที่วางแผนจะสร้างในอนาคต อยู่ในพื้นที่ที่มีปัญหาขาดแคลนน้ำสูง ความเสี่ยงนี้จึงเป็นสิ่งที่บริษัทเซมิคอนดักเตอร์ต้องพิจารณาในการวางแผนสร้างโรงงาน เพื่อให้มั่นใจว่าการผลิตจะไม่หยุดชะงักในระยะยาว

อ้างอิง: THE SYDNEY DIALOGUE - TECHNOLOGY EXPLAINERS