Từ nhà bếp đến bán dẫn: Hãng bột ngọt Nhật Bản chiếm 95% thị trường công nghệ ngách, khiến Nvidia phải cúi đầu, nước láng giềng cố sao chép cũng không nổi

Ngày nay, nếu hỏi đâu là vật liệu cốt lõi giúp những con chip AI hàng đầu thế giới vận hành – từ NVIDIA đến Intel, từ Apple đến xe tự lái của Tesla – thì câu trả lời có thể khiến nhiều người bất ngờ: một lớp phim mỏng trong suốt, nhẹ hơn giấy, đến từ hãng bột ngọt Ajinomoto.

Từng nổi danh với bột ngọt tại các gian bếp Châu Á, Ajinomoto đã lột xác thành đế chế công nghệ, nắm giữ hơn 95% thị phần toàn cầu trong phân khúc phim tích hợp bán dẫn (ABF- Ajinomoto Build-Up Film), vật liệu then chốt cho chip hiệu suất cao.

Đây không chỉ là cú chuyển mình hiếm có, mà còn là minh chứng cho tư duy dài hạn và năng lực R&D vượt trội đến mức khiến ông lớn NVIDIA cũng phải "chịu thua" và phụ thuộc, còn Trung Quốc – dù đầu tư hàng trăm triệu USD – vẫn chưa thể sao chép.

"Vàng mềm" ngành bán dẫn

Lịch sử của ABF bắt đầu khi Ajinomoto – vốn là hãng hóa phẩm thực phẩm – nhận ra tiềm năng công nghệ từ axit amin. Những hợp chất từng dùng để tạo vị umami, hóa ra lại có tính chất cách điện và dẫn nhiệt hoàn hảo nếu phối hợp đúng kỹ thuật.

Vào cuối những năm 1990, khi ngành công nghiệp chip đang vật lộn tìm kiếm vật liệu mới để tạo ra các bộ vi xử lý nhỏ gọn và mạnh mẽ hơn, Ajinomoto đã bất ngờ tìm thấy câu trả lời.

Trong thập niên 1990, khi các bộ vi xử lý ngày càng nhỏ gọn và phức tạp hơn (chuyển từ cấu hình "khung dẫn" sang đế mạch nhiều lớp), các vật liệu cách điện truyền thống (như mực in) không còn đáp ứng được. Mực in gây ra nhiều vấn đề như tốc độ sản xuất chậm, dễ hút tạp chất và tạo ra sản phẩm phụ có hại.

Năm 1996, một nhà sản xuất chip giấu tên đến gõ cửa Ajinomoto, yêu cầu họ phát triển vật liệu mới thay thế lớp phủ truyền thống trong chip. Kết quả là chỉ sau vài tháng, từ những sản phẩm phụ của quá trình lên men axit amin, đội ngũ kỹ sư trẻ của Ajinomoto đã trình làng ABF.

Sản phẩm này sử dụng vật liệu gốc axit amin – một hướng đi mà không hãng vật liệu nào khác từng thử nghiệm nghiêm túc. Vật liệu này có cấu trúc phân tử ổn định ở nhiệt độ cao, tương thích khi gắn vào các lớp đồng trong chip, đồng thời khả năng phân tán chất độn đồng đều, giúp dẫn nhiệt, cách điện tốt, thích hợp với quy trình đóng gói chip tiên tiến.

Vậy là ABF nhanh chóng trở thành "vàng mềm" trong ngành bán dẫn. 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… đều không thể hoạt động ổn định ở tốc độ cao.

Sản phẩm ABF cho phép các nhà sản xuất chip tích hợp hàng tỷ bóng bán dẫn vào một không gian siêu nhỏ, giải quyết bài toán lớn về mật độ mạch, tản nhiệt và độ bền.

Tới nay, hơn 95% các dòng chip cao cấp của NVIDIA, Intel, AMD, Apple, Qualcomm, Samsung… đều sử dụng ABF. Bất kỳ con chip hiệu suất cao nào, từ CPU của máy tính cá nhân, máy chủ cho đến GPU khổng lồ của Nvidia hay AMD dùng trong AI và trung tâm dữ liệu, đều cần đến ABF.

Hiện nhiều nước như Mỹ hay Trung Quốc đã cố gắng chạy đua tự phát triển chuỗi công nghệ ABF nhưng gặp rất nhiều khó khăn bởi một nhà máy sản xuất ABF công nghệ cao cần đầu tư 1-2 tỷ USD và 2-3 năm xây dựng. Chưa kể đến hàng loạt quy trình phức tạp tốn thời gian hơn là nhập khẩu ABF từ Ajinomoto.

Tất cả các nhà máy Unimicron, Kinsus, Shinko... đều mua ABF từ Ajinomoto và chưa 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. Các hãng lớn (Intel, AMD…) đều không thể sản xuất chip cao cấp nếu không có ABF.

Chính NVIDIA – người khổng lồ AI – cũng phải lùi bước, bởi ABF là vật liệu họ không thể tự sản xuất, dù có trong tay cả ngàn tỷ USD vốn hóa.

Hãy tưởng tượng: khi bạn chơi game với card đồ họa Nvidia RTX mới nhất, hay khi các siêu máy tính xử lý dữ liệu AI khổng lồ, thì bên trong những con chip mạnh mẽ đó có một lớp màng phim mỏng manh nhưng cực kỳ quan trọng 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. Họ buộc phải dựa vào Ajinomoto để sản xuất các sản phẩm chủ lực của mình.

Thế rồi ngay cả Tesla hay các ông lớn ngành xe điện, ô tô muốn phát triển hệ thống tự lái cũng phải cúi đầu trước Ajinomoto bởi ABF là vật liệu bắt buộc phải có trong các chip AI, bộ điều khiển siêu chính xác, và hệ thống điện siêu cao áp – là những thành phần cốt lõi trong kỹ thuật lái tự động.

Sao chép thất bại

Trước sự thống trị tuyệt đối đó, 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, chưa kể đến khả năng mở rộng sản xuất quy mô công nghiệp.

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.

Xin được nhắc rằng dù ABF đắt hơn vật liệu truyền thống nhưng đem lại mật độ mạch cao hơn (sản xuất được chip hiệu suất cao), giảm được lỗi kỹ thuật (tăng tỷ lệ thành phẩm) và giảm rủi ro vận hành (giảm chi phí kiểm định và bảo trì).

Vậy là 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.

Bên cạnh đó lý do thất bại của các hãng Trung Quốc không chỉ là công nghệ, mà là hệ sinh thái: từ dây chuyền ép màng độc quyền của Ajinomoto, đến bí quyết xử lý phân tử từ axit amin, mọi thứ đã được tinh chỉnh qua hơn 20 năm R&D – điều không thể sao chép trong ngày một ngày hai.

Đầu tiên, công nghệ của Ajinomoto không chỉ là một công thức đơn thuần. Nó dựa trên hàng thập kỷ nghiên cứu chuyên sâu về hóa học và quy trình lên men phức tạp, một lĩnh vực mà Ajinomoto có lợi thế lịch sử và chuyên môn vượt trội, tạo ra một vật liệu có đặc tính hóa học và vật lý độc đáo mà khó có thể sao chép hoàn toàn.

Trong khi đó, ngành bán dẫn 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 phải tốn hàng trăm lần thử nghiệm. Quy trình ép màng, sấy, cắt lớp ABF có sai số tính bằng micromet, cho thấy 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 tạo ra một vật liệu thay thế ABF có cùng hiệu suất, độ bền và khả năng tích hợp vào quy trình sản xuất chip hiện đại là một rào cản R&D khổng lồ, đòi hỏi thời gian, tài nguyên và kinh nghiệm mà ít công ty nào có được.

Ví dụ điển hình là Tỷ lệ hỏng của ABF thấp và kiểm soát nhiệt độ – độ ẩm cực chặt, điều mà nhiều đối thủ Trung Quốc chưa thể bắt chước được, dù đã cố gắng từ năm 2017.

Trong khi ABF đã được chứng minh qua hàng chục năm sử dụng thực tế, được chứng nhận ở hầu hết các chuẩn công nghiệp khắt khe của Mỹ, châu Âu, Nhật thì những sản phẩm thay thế chưa làm được điều đó.

Việc ABF được Intel (nhà sản xuất CPU hàng đầu thế giới) chấp nhận và tích hợp vào quy trình sản xuất của họ từ năm 1999 đã là một dấu mốc quan trọng. Điều này không chỉ chứng minh chất lượng của ABF mà còn thiết lập nó như một tiêu chuẩn thực tế (de facto standard) cho ngành.

Ngoài ra, Ajinomoto cũng có lợi thế cực lớn từ quy trình vật liệu độc quyền và mạng lưới chuỗi cung ứng đã thiết lập lâu dài.

Ngay cả khi có vật liệu tương đương, việc thay đổi ABF hiện tại sẽ phải điều chỉnh toàn bộ quy trình ép màng, dây chuyền, kiểm chứng chất lượng – điều đó tương đương thời gian, chi phí lớn, rủi ro chiến lược cho các hãng chip.

Xin được nhắc rằng Ajinomoto duy trì lợi thế bằng cách xây dựng chu trình phát triển nhanh (high-speed development cycle) và thực hiện hợp tác chặt với khách hàng như sản xuất ABF phiên bản mới phù hợp từng thế hệ chip, khóa chặt đối tác vào chuỗi cung ứng.

Đổi mới để tăng trưởng

Dẫu vậy, Ajinomoto cũng nhận ra được các mối nguy hiểm tiềm tàng này. 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.

Thêm nữa, tập đoàn bột ngọt Nhật Bản này cũng mở rộng trung tâm nghiên cứu (R&D) và trung tâm phản hồi khách hàng tại Thung lũng Silicon cùng Trung Quốc, đồng thời đẩy mạnh phát triển thế hệ ABF mới để bám sát các sản phẩm chip bán dẫn mới nhất hiện nay.

Đóng góp của ABF vào lợi nhuận của Ajinomoto cũng ngày càng tăng. Dù mảng thực phẩm vẫn mang lại doanh thu lớn, nhưng mảng vật liệu chức năng (mà ABF là cốt lõi) đang trở thành động lực lợi nhuận quan trọng nhất, cho thấy biên lợi nhuận khổng lồ và tiềm năng tăng trưởng vượt trội của sản phẩm công nghệ cao này.

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, Ajinomoto mất 62% doanh thu mảng dược phẩm, buộc ban lãnh đạo phải 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 dữ liệu.

Tóm lại, sự thành công của Ajinomoto không đến từ việc rũ bỏ quá khứ, mà từ khả năng tái định nghĩa thế mạnh cốt lõi. Axit amin từng chỉ là công cụ nêm nếm nay trở thành nền tảng vật liệu công nghệ. Kỹ thuật hóa thực phẩm nay áp dụng để tạo lớp phim bảo vệ chip AI.

Thậm chí Ajinomoto định vị mình là một công ty tập trung vào "AminoScience" (Khoa học axit amin). Triết lý này là nền tảng cho tất cả các hoạt động của họ, từ thực phẩm đến y tế, công nghệ thông tin và truyền thông, và cả các giải pháp xanh.

Họ không chỉ dừng lại ở ABF mà còn tiếp tục khám phá tiềm năng của axit amin trong các lĩnh vực khác như y sinh học (phát triển thuốc, liệu pháp gen), nông nghiệp (thức ăn chăn nuôi, phân bón sinh học) và các vật liệu tiên tiến khác.

Trong thời đại mà nhiều tập đoàn khổng lồ công nghệ loay hoay tìm mô hình tăng trưởng mới, câu chuyện của Ajinomoto cho thấy đổi mới không nhất thiết phải đến từ thay đổi toàn bộ, mà đôi khi chỉ cần nhìn lại mình, đào sâu, và phát triển những gì đã có theo cách mà không ai từng làm.

*Nguồn: FT, Fortune, BI

Băng Băng