1. TSMC rút khỏi cuộc chơi GaN – vì sao lại như vậy?

Vào năm 2027, TSMC sẽ chính thức rút khỏi thị trường wafer GaN (Gallium Nitride). Đây là một động thái đầy bất ngờ, đặc biệt khi nhiều người từng tin rằng với vị thế dẫn đầu của mình trong ngành foundry, TSMC sẽ nhanh chóng thống trị lĩnh vực mới nổi này. Tuy nhiên, khi các nhà máy gia công (foundry) lùi lại, các ông lớn theo mô hình IDM như Infineon hay Innoscience lại tăng tốc, theo đuổi hướng đi chuyên biệt và sâu sát hơn.

2. GaN – vật liệu tương lai cho các ứng dụng công suất cao

Gallium Nitride đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi nhờ các đặc tính vượt trội, đặc biệt trong những lĩnh vực yêu cầu điện áp lớn, công suất cao và tốc độ chuyển mạch nhanh. Một số ứng dụng nổi bật có thể kể đến như sạc nhanh, xe điện, AI, trung tâm dữ liệu, và robot công nghiệp.

3. Ưu điểm vượt trội so với silicon

So với công nghệ silicon truyền thống, GaN mang đến nhiều lợi ích đáng kể:

• Tốc độ chuyển mạch nhanh gấp 10 lần, giúp giảm tổn thất điện năng
• Tần số hoạt động cao hơn, cho phép thu nhỏ linh kiện thụ động và giảm kích thước thiết kế
• Mật độ công suất cao, nhờ khả năng chịu điện áp lớn trên diện tích nhỏ
• Khả năng tản nhiệt tốt hơn silicon (dù vẫn kém hơn so với SiC)

4. Những rào cản kỹ thuật khiến GaN chưa thể đại trà

Tuy nhiên, GaN cũng đi kèm với một số thách thức lớn:

• Khó sản xuất hàng loạt vì không thể tận dụng được lợi thế của node thu nhỏ như CMOS
• Không tương thích với dây chuyền 12-inch phổ biến hiện nay
• Yêu cầu driver điều khiển cực kỳ chính xác do biên độ Vgs rất nhỏ
• Chi phí epitaxy cao, đòi hỏi kiểm soát quy trình MOCVD khắt khe
• Vật liệu nền phức tạp, GaN-on-Si dù phổ biến nhưng vẫn khó đảm bảo độ tin cậy so với Si-on-Si truyền thống

5. Vì sao TSMC chọn rút lui?

TSMC nổi tiếng với chiến lược “scaling”, tận dụng node tiên tiến, quy mô sản xuất lớn và hệ sinh thái khách hàng đa dạng để tối ưu chi phí. Nhưng GaN lại không phù hợp với mô hình này. Công nghệ GaN đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa thiết kế, epitaxy, đóng gói, kiểm thử và ứng dụng cuối – điều mà mô hình IDM kiểm soát tốt hơn nhiều so với foundry thuần túy.

TSMC từng dừng lại ở wafer 6-inch cho GaN, với sản lượng thấp và không đủ tiềm năng để đầu tư mở rộng lên 8 hoặc 12-inch. Việc tiếp tục đầu tư vào GaN không còn phù hợp với định hướng chiến lược của họ.

6. Các công ty IDM đang vươn lên mạnh mẽ

Trong khi TSMC rút lui, các công ty theo mô hình IDM lại đang đầu tư mạnh vào GaN:

• Innoscience – một startup đến từ Trung Quốc – đặt mục tiêu đạt sản lượng 70.000 wafer GaN 8-inch mỗi tháng vào năm 2028
• Infineon – một tập đoàn lớn của châu Âu – đang chuẩn bị tung ra wafer GaN 12-inch cho các ứng dụng công suất lớn

Cả hai đều đang đi theo hướng kiểm soát toàn bộ chuỗi cung ứng, từ vật liệu nền, thiết kế, đến đóng gói và ứng dụng cuối.

7. Tương lai của thị trường GaN

Theo các dự báo, thị trường thiết bị GaN sẽ đạt mốc 4.38 tỷ USD vào năm 2030. Trong cuộc đua này, những người dẫn đầu sẽ không phải là ai làm được node nhỏ nhất, mà là ai hiểu rõ vật liệu, tối ưu được hiệu suất và kiểm soát được toàn bộ chuỗi giá trị từ đầu đến cuối.

8. Kết luận: GaN không dành cho mô hình foundry truyền thống

GaN không phải là cuộc chơi dành cho scaling hay node 3nm. Đây là sân chơi của những người sẵn sàng đi sâu, kiểm soát chặt chẽ mọi khâu kỹ thuật, và hiểu rõ bản chất vật liệu. Việc TSMC rời khỏi thị trường này không phải vì GaN không tiềm năng, mà vì GaN đòi hỏi một cách tiếp cận khác hẳn – một cuộc chơi không thuộc về foundry truyền thống.