Nghiên cứu từ Epoch AI: Quốc gia nào dễ tổn thương nhất trước cú sốc nguồn cung chip?

Giới thiệu

Chất bán dẫn là đầu vào thiết yếu cho máy chủ và trung tâm dữ liệu, máy tính, điện thoại, ô tô và thiết bị công nghiệp, và quá trình sản xuất chúng tập trung cực kỳ cao độ: hầu hết các chip logic tiên tiến được chế tạo tại Đài Loan và hầu hết bộ nhớ tại Hàn Quốc. Điều đó khiến ngành này trở thành một nơi tự nhiên để lo ngại về sự gián đoạn. Nhưng chip rất khó nghiên cứu. Chúng chiếm một phần nhỏ trong chi phí của các hàng hóa mà chúng cấu thành, và chúng nằm ở vị trí cao trong chuỗi sản xuất xuyên biên giới.

Việc chế tạo tại Đài Loan đắt đỏ hơn có thể khiến iPhone trở nên đắt hơn ở Mỹ, nhưng chỉ sau khi các con chip bị ảnh hưởng đã được đóng gói và kiểm tra, vận chuyển đến các nhà sản xuất hợp đồng ở Trung Quốc hoặc Ấn Độ, lắp ráp thành điện thoại hoàn chỉnh và xuất khẩu sang Mỹ. Một công cụ tiêu chuẩn để truy vết loại chuỗi này là bảng cân đối liên ngành quốc tế (international input-output table), ghi lại những gì mỗi ngành mua từ mọi ngành khác trên khắp các quốc gia. Tuy nhiên, các bảng quốc tế gộp chất bán dẫn vào một ngành điện tử rộng lớn, quá thô để có thể nhìn thấy chính các con chip.

Vì những lý do này, chúng tôi đã cập nhật và mở rộng một bộ bảng hiện có, trong đó một nhóm của OECD (Haramboure và cộng sự, 2023) đã tách chất bán dẫn ra khỏi phần còn lại của ngành điện tử. Các bảng cơ sở, bảng Liên quốc gia về Đầu vào-Đầu ra (ICIO) của OECD, ghi lại chi tiêu hàng năm giữa 50 ngành ở mỗi quốc gia trong số 80 quốc gia và một nhóm tổng hợp phần còn lại của thế giới. Chúng tôi cập nhật phiên bản tăng cường chất bán dẫn đến năm 2022 và bổ sung thêm phân tích chi tiết theo loại chip.

Các bảng này cho phép chúng tôi truy vết ai là người cuối cùng mua chất bán dẫn của mỗi quốc gia, và mức độ chi tiêu của mỗi quốc gia phụ thuộc vào các nhà sản xuất chất bán dẫn ở nước ngoài như thế nào, nghĩa là các nhà sản xuất đó kiếm được bao nhiêu doanh thu cho mỗi đô la chi tiêu. Chúng cũng cho phép chúng tôi hiệu chỉnh các mô hình thương mại và ước tính tác động của các cú sốc đối với chuỗi cung ứng, chẳng hạn như chiến tranh thương mại hoặc thiên tai.

Dữ liệu

Các bảng Đầu vào-Đầu ra đa vùng (Multi-Region Input Output tables), chẳng hạn như bảng Liên quốc gia về Đầu vào-Đầu ra (ICIO) của OECD, lập bản đồ các giao dịch giữa các ngành trên nhiều khu vực. Trong trường hợp của ICIO, đối với mỗi năm, nó cung cấp cho chúng ta một ma trận 4.050 x 4.050, bao phủ 50 ngành x 81 quốc gia, với mỗi ô cho biết doanh số danh nghĩa của hàng hóa trung gian giữa mỗi cặp ngành-quốc gia trong năm đó. Ví dụ, họ ước tính rằng vào năm 2022, ngành "dầu mỏ tinh chế" của Senegal đã chi 329 triệu đô la cho các đầu vào trung gian từ ngành "khai thác dầu khí" của Nigeria. Họ cũng cung cấp cho chúng ta một loạt các vectơ, chia nhu cầu cuối cùng ở mỗi quốc gia theo các ngành (cả trong nước và nước ngoài), và cho biết mỗi ngành đã trả bao nhiêu thuế và tạo ra bao nhiêu giá trị gia tăng.

Các nhà kinh tế sử dụng các bảng này để trả lời các câu hỏi thực nghiệm về chuỗi giá trị toàn cầu. Ví dụ, bằng cách truy vết các giao dịch mua ngược hoặc xuôi qua mạng lưới sản xuất, chúng ta có thể tính toán (1) doanh số trong một lĩnh vực tăng bao nhiêu khi chi tiêu tăng ở lĩnh vực khác và (2) chi phí của một lĩnh vực phụ thuộc vào giá cả ở lĩnh vực khác như thế nào. Hãy xem xét từng yếu tố:

1. Ví dụ, với mỗi 1.000 đô la tiêu dùng cá nhân của Mỹ vào năm 2022, 1,50 đô la được chuyển trực tiếp cho các nhà sản xuất điện tử Trung Quốc, chẳng hạn như khi một người Mỹ mua một chiếc tivi do Trung Quốc sản xuất. Nhưng người Mỹ cũng mua ô tô, thiết bị gia dụng và các hàng hóa khác có chứa đầu vào điện tử trung gian của Trung Quốc. Nếu tính cả những khoản đó, mỗi 1.000 đô la tiêu dùng của Mỹ tạo ra khoảng 6 đô la doanh thu cho ngành điện tử Trung Quốc.
2. Logic tương tự cũng diễn ra theo hướng ngược lại. Nếu đồ điện tử Trung Quốc trở nên đắt đỏ hơn, thì chi tiêu của người Mỹ bị ảnh hưởng bao nhiêu? Trực tiếp, chỉ 0,15% giỏ hàng tiêu dùng của Mỹ là đồ điện tử Trung Quốc. Nhưng giá của mọi hàng hóa hoặc dịch vụ sử dụng đồ điện tử Trung Quốc làm đầu vào cũng tăng lên, vì vậy tỷ trọng của giỏ hàng chịu ảnh hưởng bởi việc tăng giá, giả định chuyển dịch toàn bộ, cao gấp 4 lần, ở mức 0,6%.

Cả hai phép tính đều giả định rằng mỗi ngành vẫn giữ nguyên tỷ trọng chi tiêu cho mỗi đầu vào, điều này hợp lý đối với những thay đổi nhỏ về chi tiêu hoặc giá cả. Nhưng khi một sự gián đoạn đủ lớn khiến người mua chuyển đổi nhà cung cấp và các tỷ trọng đó thay đổi, những phép tính đơn giản này không còn đủ nữa, và các nhà kinh tế chuyển sang các mô hình rõ ràng hơn về cách các ngành phản ứng với giá cả.

Loại hình theo dõi này đặc biệt quan trọng đối với các chuỗi sản xuất chất bán dẫn. Người tiêu dùng và nhà đầu tư hiếm khi mua chip trực tiếp, nhưng chip nằm ở vị trí rất cao trong chuỗi sản xuất máy chủ, máy tính, điện thoại di động và ô tô.

Khó khăn là ICIO không thể nhìn thấy chúng. Để bao phủ 80 quốc gia, nó chỉ chia mỗi nền kinh tế thành 50 ngành. Sản xuất chất bán dẫn nằm trong một danh mục linh kiện điện tử, danh mục này lại nằm trong một danh mục rộng hơn là máy tính, sản phẩm điện tử và quang học, và chỉ danh mục rộng nhất đó mới xuất hiện trong ICIO. Haramboure và cộng sự đã sử dụng các bảng đầu vào-đầu ra quốc gia chi tiết cho các quốc gia chủ chốt trong chuỗi cung ứng chất bán dẫn, cùng với dữ liệu hải quan, để tách ngành rộng lớn này thành sản xuất chất bán dẫn và sản xuất điện tử khác.

Chúng tôi cập nhật phương pháp của họ, tạo ra một ICIO tăng cường chất bán dẫn cho giai đoạn 2016-2022. Chúng tôi sử dụng dữ liệu hải quan song phương của OECD (BIMTS) và dữ liệu hải quan quốc gia của Hàn Quốc để làm đại diện cho việc phân tách thêm các sản phẩm chất bán dẫn thành bộ vi xử lý, bộ nhớ và các loại chip khác, và trong một trường hợp thậm chí còn chi tiết hơn, đó là bộ nhớ xếp chồng (bao gồm bộ nhớ băng thông cao) xuất khẩu từ Hàn Quốc. Chi tiết cấp sản phẩm này chỉ có thể nhìn thấy khi chip vượt biên giới, vì vậy chúng ta không thể thấy nó đối với các loại chip được sản xuất và sử dụng trong cùng một quốc gia.

Các bảng này chỉ là ước tính. Bản thân các ICIO liên quan đến một lượng đáng kể việc quy nạp và cân đối, và việc phân tách chất bán dẫn của Haramboure và cộng sự (2023) còn liên quan nhiều hơn nữa, vì vậy chúng tôi đo lường quy mô của các lĩnh vực và xu hướng so với các ước tính bên ngoài, đồng thời gắn cờ và điều chỉnh khi chúng khác biệt. Bất chấp những sự quy nạp này, các bảng cung cấp cho chúng ta một cái nhìn độc đáo về cách các chuỗi sản xuất chất bán dẫn phù hợp với nền kinh tế quốc tế.

Phân tích

Chi tiêu của Trung Quốc tạo ra nhiều doanh thu hơn cho các ngành công nghiệp chất bán dẫn của Đài Loan, Hàn Quốc và Nhật Bản so với chi tiêu của Mỹ. Chúng tôi đo lường mức độ tiếp xúc của một quốc gia với ngành công nghiệp chất bán dẫn là doanh thu mà ngành đó kiếm được cho mỗi đô la nhu cầu cuối cùng của quốc gia đó. Đến năm 2022, mức độ tiếp xúc của Trung Quốc với ngành công nghiệp chất bán dẫn của Đài Loan cao gấp 4,5 lần so với Mỹ, với Hàn Quốc là 3,7 lần và Nhật Bản là 3,3 lần, và trong suốt cả giai đoạn, mức độ tiếp xúc của Trung Quốc với sản xuất chất bán dẫn toàn cầu vẫn cao gấp khoảng 2,5 lần so với Mỹ. Mức độ tiếp xúc này có thể được nhìn thấy trong hình dưới đây.

Giai đoạn này cũng là thời kỳ tăng trưởng nhanh chóng của ngành công nghiệp chất bán dẫn của chính Trung Quốc. Tỷ trọng nhu cầu chất bán dẫn của Trung Quốc (trực tiếp và gián tiếp) được đáp ứng bởi các nhà sản xuất Trung Quốc đã tăng từ 12% năm 2016 lên 22% năm 2022. Trên toàn cầu, doanh số danh nghĩa của ngành sản xuất chất bán dẫn đã tăng 60% trong cùng kỳ; đến năm 2022, mỗi 1.000 đô la nhu cầu cuối cùng toàn cầu tạo ra 9,48 đô la doanh thu cho ngành, trong đó 1,85 đô la thuộc về các nhà sản xuất của Trung Quốc, 1,65 đô la cho Đài Loan và 1,28 đô la cho Hàn Quốc.

Để nghiên cứu các cú sốc lớn, chúng ta cần nhiều chi tiết hơn những gì bảng số liệu cung cấp. Các bộ vi xử lý không giống nhau: những con chip tiên tiến (và các thành phần của chúng) vận hành máy chủ AI gần như hoàn toàn đến từ một số ít các nhà máy sản xuất (fabs) tại Đài Loan, Hàn Quốc và Hoa Kỳ, trong khi các con chip trưởng thành (mature chips) được sản xuất ở nhiều nơi hơn. Vì vậy, chúng tôi thực hiện phân tách sơ bộ doanh số bộ vi xử lý của mỗi quốc gia thành loại tiên tiến và loại trưởng thành, đồng thời tách riêng dòng bộ nhớ Hàn Quốc mà bộ nhớ băng thông cao (high-bandwidth memory) được vận chuyển dưới đó. Với những bổ sung này, bảng số liệu năm 2022 hiệu chỉnh một mô hình thương mại cân bằng tổng thể, được chúng tôi sử dụng để mô phỏng sự sụt giảm lớn về năng suất của Đài Loan, sự tách rời thương mại hoàn toàn giữa Trung Quốc và phương Tây, cũng như cả hai kịch bản này kết hợp lại.

Trong kịch bản kết hợp, theo hiệu chỉnh cơ sở của chúng tôi, Trung Quốc trải qua mức tăng giá bộ vi xử lý tiên tiến gấp 17 lần, so với mức khoảng +22% đối với Hàn Quốc và Hoa Kỳ. Tổng chi tiêu quốc gia (GNE) thực tế của Trung Quốc giảm 3% (hoặc khoảng 1% nếu sự tách rời thương mại chỉ ảnh hưởng đến doanh số bán chất bán dẫn), trong khi GNE thực tế của Hoa Kỳ chỉ giảm khoảng 0,6% (hoặc không đáng kể).

Những kết quả này nhạy cảm với các tham số chính. Các con số GNE thay đổi nhiều nhất dựa trên mức độ dễ dàng mà người mua chuyển đổi giữa hàng hóa của các quốc gia nói chung (giảm một nửa mức độ dễ dàng chuyển đổi giả định của chúng tôi sẽ làm mức thiệt hại của Trung Quốc tăng lên 8,3% và của Mỹ lên 2,0%); các lựa chọn cụ thể về chip, chẳng hạn như mức độ dễ dàng thay thế giữa bộ vi xử lý tiên tiến và trưởng thành, làm thay đổi mức thiệt hại của Trung Quốc vài điểm phần trăm (tăng lên 5,5% khi chúng tôi làm cho việc thay thế đó khó khăn hơn nhưng vẫn giữ ở mức hợp lý) và mức thiệt hại của Mỹ gần như không thay đổi. Các tác động về giá ít ổn định hơn nhiều so với các tác động về GNE, và cụ thể là giá bộ vi xử lý tiên tiến của Trung Quốc dao động từ mức tăng 7% đến gấp 90 lần trong các kiểm tra độ bền của chúng tôi ở phần phụ lục của bài báo. Qua đó, thiệt hại của Trung Quốc luôn vượt xa Hoa Kỳ.

Có hai lưu ý cần được áp dụng. Thứ nhất, các bảng số liệu là những ước tính được xây dựng dựa trên các ước tính khác, như đã mô tả ở trên. Thứ hai, mô hình chỉ nắm bắt một kênh mà qua đó sự gián đoạn gây ra thiệt hại: hàng hóa trở nên khan hiếm và đắt đỏ hơn, và người mua chuyển đổi nhà cung cấp. Nó bỏ qua các kênh khác, chẳng hạn như suy thoái kinh tế do cú sốc gây ra, hậu quả tài chính như các lệnh trừng phạt và dòng vốn tháo chạy, cũng như các nút thắt tại từng doanh nghiệp riêng lẻ mà dữ liệu tổng hợp của chúng tôi không thể nhìn thấy. Hầu hết các yếu tố này sẽ làm tăng thêm chi phí, vì vậy các con số trên có khả năng đánh giá thấp thiệt hại hơn là phóng đại nó. Ngoại lệ chính là hàng tồn kho chip, yếu tố mà mô hình cũng bỏ qua và có thể giúp người mua giảm bớt khó khăn trong một thời gian.

Tuy nhiên, bức tranh tổng thể vẫn nhất quán giữa các bảng dữ liệu thô và mô hình. Trung Quốc mua nhiều chất bán dẫn của thế giới hơn, tính trên mỗi đô la chi tiêu, so với Hoa Kỳ, và năng lực của chính họ trong lĩnh vực bộ vi xử lý tiên tiến và bộ nhớ xếp chồng vẫn thấp hơn nhiều so với Hoa Kỳ và các đồng minh. Sự kết hợp đó khiến Trung Quốc dễ bị tổn thương hơn, cả trước sự gián đoạn tại Đài Loan lẫn một cuộc chiến tranh thương mại của chính họ. Phương pháp đầy đủ, dữ liệu và kết quả nằm trong bài báo.