Trung Quốc kiểm soát xuất khẩu gallium đặt ra câu hỏi cho chip ô tô điện trong tương lai

Gallium được dùng trong thiết bị liên lạc vô tuyến, radar, vệ tinh, đèn LED cho đến cục sạc ĐTDĐ. Gallium ở dạng nguyên chất có thể tan chảy trong tay của bạn nhưng không được nhiều người biết đến. Trong một số hợp chất, gallium trở thành vật liệu đáng mơ ước cho chất bán dẫn.

Các nhà sản xuất ô tô đang khao khát bất cứ thứ gì giúp tăng hiệu quả sử dụng xe điện và giảm trọng lượng, giúp họ cắt giảm chi phí. Hợp chất callium nitride làm được cả hai điều này và rẻ hơn nhiều so với các vật liệu bán dẫn khác như bạch kim hoặc palladium.

Có thể tìm thấy một lượng nhỏ gallium trong kẽm và quặng bauxite. Gallium được tạo ra khi xử lý quặng bauxite để sản xuất nhôm. Khoảng 80% gallium toàn cầu được sản xuất tại Trung Quốc, theo Liên minh Nguyên liệu thô quan trọng (Critical Raw Materials Alliance).

Với ô tô điện, hợp chất gallium nitride có thể xử lý rất nhiều năng lượng mà không tạo ra nhiệt khiến nó trở nên lý tưởng cho bộ sạc tích hợp và có thể cả bộ biến tần, giúp kiểm soát dòng điện đến và đi từ pin.

Umesh Mishra, đồng sáng lập hãng Transphorm (có trụ sở ở thành phố Goleta, bang California, Mỹ), cho biết: “Gallium nitride là một yếu tố tăng cường vô cùng quan trọng”.

Transphorm sử dụng các lớp gallium nitride siêu mỏng có độ dày 1 micromet (1/1.000 milimet) trên các chất bán dẫn của hãng.

“Bạn có thể sạc nhanh hơn với diện tích bề mặt tương tự hoặc nếu muốn sạc ở cùng tốc độ, bạn có thể làm điều đó trên một diện tích nhỏ hơn nhiều (bộ sạc nhỏ gọn hơn, không chiếm nhiều không gian - PV)”, Umesh Mishra nói.

Ông cho biết Transphorm đang hợp tác với các nhà sản xuất ô tô trong giai đoạn thiết kế bộ sạc tích hợp trên nhiều mẫu xe điện (sẽ tung ra thị trường vào khoảng năm 2026) và đang thảo luận với những người khác về việc sử dụng chúng trong bộ biến tần.

Thế nhưng, một số chuyên gia khoáng sản nói quyết định kiểm soát xuất khẩu gallium và germanium của Trung Quốc, có hiệu lực từ ngày 1.8, có thể buộc các nhà sản xuất ô tô phải suy nghĩ lại.

Ngành công nghiệp ô tô hiện chỉ mới phục hồi sau tình trạng thiếu chất bán dẫn toàn cầu do đại dịch gây ra, buộc các các hãng phải ngừng sản xuất một số mẫu và trong một số trường hợp, phải bỏ lại những chiếc xe chưa hoàn thành để chờ chip.

Theo Alastair Neill, Giám đốc của viện nghiên cứu Critical Minerals Institute, các nhà sản xuất ô tô đang trong giai đoạn đầu thiết kế thế hệ xe điện tiếp theo có thể lựa chọn silicon carbide, dù gallium nitride hoạt động tốt hơn khoảng 30%, thay vì mạo hiểm với rủi ro của chuỗi cung ứng mới.

Ông nói: “Nếu đã đặt niềm tin vào gallium nitride và đưa nó vào nền tảng của mình thì bạn đang gặp rắc rối”.

Các nhà sản xuất ô tô phản ứng thận trọng với quyết định hạn chế xuất khẩu 2 kim loại của Trung Quốc, trong đó nhiều người nói rằng đang theo dõi tình hình.

Một nhà cung cấp ô tô Nhật Bản nói với Reuters rằng công ty đang cân nhắc xem nên sử dụng gallium nitride hay silicon carbide cho chất bán dẫn trong tương lai.

"Tất nhiên, việc Trung Quốc kiểm soát xuất khẩu sẽ là vấn đề nếu chúng tôi sử dụng một số lượng lớn các nguyên liệu này trong tương lai", nguồn tin giấu tên cho biết.

Một số nhà sản xuất chip kín tiếng về chuyện trên. Vào tháng 3, Infineon (Đức) công bố đã mua lại GaN Systems (Canada) với giá 830 triệu USD do sự tăng trưởng nhanh chóng được dự đoán trước với chip gallium nitride.

Theo Umesh Mishra, vì gallium được tạo ra khi xử lý quặng bauxite để sản xuất nhôm, ông tin rằng các quốc gia khác sẽ thay thế nguồn cung từ Trung Quốc.

“Nếu Trung Quốc hoàn toàn kiểm soát gallium, sẽ có sự biến động và giá cả sẽ tăng. Người ta sẽ xây nhà máy hay mở rộng hoạt động của họ ở các nước khác nhằm giảm thiểu sự phụ thuộc vào Trung Quốc”, Umesh Mishra cho hay.

Những người khác kém tự tin hơn về việc có thể thay thế nguồn cung gallium từ Trung Quốc. Alastair Neill nói: "Mọi người phải tìm kiếm các lựa chọn khác, nhưng gallium nitride rất khó thay thế. Việc tìm ra giải pháp thay thế sẽ mất rất nhiều thời gian".

Cơ quan Khảo sát địa chất Mỹ (USGS) cho biết một lượng nhỏ gallium (khoảng 10 tấn vào năm 2021) được sản xuất bởi Nhật Bản, Nga, Hàn Quốc.

Đức và Kazakhstan từng sản xuất gallium. Sau khi giá tăng trong năm 2020 và 2021, Đức tuyên bố tái khôi phục hoạt động sản xuất gallium sơ cấp.

Teck Resources (Canada) là đơn vị sản xuất germanium lớn nhất Bắc Mỹ. Tập đoàn Indium (Mỹ) cũng sản xuất germanium. Umicore (Bỉ) sản xuất cả gallium lẫn germanium.

CRMA cho biết chỉ có vài đơn vị ở châu Âu, Nhật Bản, Trung Quốc đủ năng lực sản xuất gallium đạt độ tinh khiết cần thiết.

Theo Hải quan Trung Quốc, nước này xuất khẩu 94 tấn gallium vào năm ngoái, tăng 25% so với 2021.

Hôm 4.7, Bộ thương mại Trung Quốc cho biết sẽ hạn chế xuất khẩu 8 sản phẩm gallium và 6 sản phẩm germanium từ ngày 1.8 để bảo vệ an ninh và lợi ích quốc gia của mình.

Germanium được sử dụng trong chip máy tính tốc độ cao, nhựa và trong các ứng dụng quân sự như thiết bị nhìn đêm, cảm biến hình ảnh vệ tinh. Trung Quốc chiếm khoảng 60% sản lượng germanium toàn cầu.

Theo các nhà phân tích, việc Trung Quốc công bố biện pháp này như gửi lời cảnh báo đến chính quyền Biden khi Mỹ lâu nay nỗ lực tập hợp đồng minh để hạn chế bán chip và thiết bị sản xuất chip tiên tiến cho Trung Quốc.

Hơn nữa, Mỹ có kế hoạch thắt chặt kiểm soát xuất khẩu từng được triển khai trước đó vào tháng 10.2022, để hạn chế việc bán một số chip AI cho Trung Quốc. Các hạn chế mới sẽ khiến việc bán hàng sang Trung Quốc mà không có giấy phép sẽ trở nên khó khăn hơn và một phần nhắm vào chip A800 của Nvidia.

A800 là phiên bản giảm hiệu suất được Nvidia cung cấp cho khách hàng ở Trung Quốc, sau khi Mỹ vào tháng 9.2022 ra lệnh cho Nvidia ngừng xuất khẩu hai loại chip tiên tiến nhất của họ là A100 và H100 sang quốc gia châu Á. 

Ông Ngụy Kiến Quốc, cố vấn thương mại hàng đầu Trung Quốc, hôm 5.7 cho biết hạn chế xuất khẩu với gallium và germanium "chỉ là sự khởi đầu". Điều này gây lo ngại rằng Trung Quốc có thể hạn chế xuất khẩu cả đất hiếm, giống như từng làm với Nhật Bản khi quan hệ hai nước căng thẳng cách đây 12 năm.

Trung Quốc hiện là nước khai thác đất hiếm nhiều nhất thế giới, cung cấp nguyên liệu để sản xuất hàng loạt hàng hóa và thiết bị hiện đại, từ ô tô điện đến thiết bị quân sự.

Ông Ngụy Kiến Quốc, cựu Thứ trưởng Bộ Thương mại Trung Quốc, nói với tờ China Daily rằng các quốc gia nên chuẩn bị cho những điều khác nữa nếu họ tiếp tục gây sức ép lên Trung Quốc.

Ông gọi đây là “cú đấm mạnh được tính toán kỹ nhưng mới là khởi đầu”.

“Nếu họ tiếp tục nhắm vào ngành công nghệ cao của Trung Quốc, các biện pháp đáp trả sẽ leo thang”, ông Ngụy Kiến Quốc nói.

Mỹ và Hà Lan chuẩn bị gây tổn thương hơn nữa với các nhà sản xuất chip Trung Quốc vào mùa hè này bằng cách thắt chặt hạn chế việc bán thiết bị sản xuất chip, một phần trong nỗ lực ngăn chặn công nghệ của họ bị quân đội Trung Quốc sử dụng.

Năm 2022, Nhật Bản, Đức và Hà Lan là các nước nhập khẩu các sản phẩm gallium của Trung Quốc nhiều nhất, theo trang tin Caixin, trích dẫn dữ liệu hải quan. Nhật Bản, Pháp, Đức và Mỹ là các nước nhập khẩu sản phẩm germanium nhiều nhất từ Trung Quốc.