Four ways to be a chip companyBốn cách làm một công ty chip

Apple designs the A17 Pro but owns no factory that could make it. TSMC makes it but sells no chips under its own name. Much of the chip industry now works this way, split between specialists, and its companies come in four main kinds. This chapter sorts them out, then shows how to read what each one earns.

Apple thiết kế A17 Pro nhưng không có nhà máy nào để sản xuất nó. TSMC sản xuất con chip ấy nhưng không bán con chip nào mang tên mình. Ngày nay, phần lớn ngành chip vận hành như vậy, mỗi khâu giao cho một nhóm công ty chuyên làm khâu ấy, và các công ty trong ngành chia thành bốn kiểu chính. Chương này phân biệt bốn kiểu ấy, rồi chỉ cách đọc xem mỗi kiểu kiếm được bao nhiêu.

In this chapter

Trong chương này

• The three big steps every chip goes through, and the specification that comes before them
• Companies that do all three steps themselves
• Designers without factories, and the factories that make chips for them
• Who packages and tests the chips, and who builds them into the phone
• What design houses do for the big designers
• How to read revenue and gross margin, the two numbers behind every stop in this book

• Ba bước lớn mà con chip nào cũng phải đi qua, và bản yêu cầu kỹ thuật đi trước cả ba
• Những công ty tự làm cả ba bước
• Công ty thiết kế không có nhà máy, và những nhà máy sản xuất chip cho họ
• Ai đóng gói, kiểm thử chip, và ai lắp chip vào điện thoại
• Các design house làm gì cho những công ty thiết kế lớn
• Cách đọc doanh thu và biên lợi nhuận gộp, hai con số đứng sau mỗi chặng trong sách

Three big steps to make a chip

Ba bước lớn để làm ra một con chip

Before anyone designs a chip, its makers write down what it must do: which other parts it must talk to, how fast it must run, how much power it may draw and what it may cost. That document is the IC specification, and everything that follows is measured against it.

Trước khi thiết kế một con chip, người ta phải ghi rõ nó cần làm được gì: giao tiếp với những linh kiện nào, chạy nhanh đến đâu, tiêu thụ tối đa bao nhiêu điện và giá bao nhiêu. Văn bản ấy là bản yêu cầu kỹ thuật (IC specification), và mọi bước sau đều đối chiếu với nó.

Then come three big steps.^2.1 Design turns the specification into a circuit, and the circuit into a layout, the exact drawing of the chip. Wafer fabrication builds that layout on a thin disc of silicon, a wafer, hundreds of chips at a time, in a chip factory, or fab. The third step is assembly, test and packaging: the wafer is cut into separate chips, and each one is sealed in a protective package and tested. What kind of chip company a firm is depends on which of the three steps it does itself, as plate 2.1 shows.

Sau đó là ba bước lớn.^2.1 Bước thiết kế biến bản yêu cầu thành một mạch điện, rồi biến mạch điện thành layout, tức bản vẽ chính xác của con chip. Bước thứ hai là chế tạo chip trên wafer, tức những lát silicon mỏng: mạch được dựng theo layout ấy lên từng tấm, mỗi tấm hàng trăm con chip, trong một nhà máy sản xuất chip (fab). Bước thứ ba là lắp ráp, kiểm thử và đóng gói (assembly, test and packaging): cắt wafer thành từng con chip riêng, đóng gói kín từng con để bảo vệ rồi đem kiểm thử. Một công ty chip thuộc kiểu nào là tùy nó tự làm những bước nào trong ba bước này, như hình 2.1 cho thấy.

An IDM does all three steps itself

IDM tự làm cả ba bước

The oldest way is to do everything. An integrated device manufacturer, or IDM, designs its chips, makes them in its own fabs, packages and tests them, and sells them under its own name. Until the 1980s nearly every chipmaker worked like this.^2.2 Intel and Texas Instruments still do, and so do the big memory makers: Samsung, SK hynix and Micron.

Cách lâu đời nhất là tự làm tất cả. Một IDM (Integrated Device Manufacturer, công ty vừa thiết kế vừa sản xuất chip) tự thiết kế chip, sản xuất trong fab của mình, tự đóng gói, kiểm thử rồi bán chip dưới thương hiệu riêng. Cho tới những năm 1980, hầu như hãng chip nào cũng làm theo cách này.^2.2 Intel và Texas Instruments vẫn giữ mô hình ấy, các hãng chip nhớ lớn cũng vậy: Samsung, SK hynix và Micron.

Doing everything means paying for everything, and manufacturing is the costly part: with every generation of chips it grows more complex and more expensive. Intel, the best-known company that still designs and makes its own chips, lost about US$18.8 billion in 2024. More than half of that (US$9.9 billion) was a one-off tax charge, but its chipmaking arm, Intel Foundry, still lost US$13.4 billion.^2.3

Tự làm tất cả cũng có nghĩa là tự gánh mọi chi phí, mà khâu tốn kém nhất là sản xuất: qua mỗi thế hệ chip, việc sản xuất lại phức tạp và đắt đỏ hơn. Intel, công ty nổi tiếng nhất trong số những hãng vẫn tự thiết kế và tự sản xuất chip, đã lỗ khoảng 18,8 tỷ USD năm 2024. Hơn một nửa số lỗ ấy (9,9 tỷ USD) là một khoản chi phí thuế chỉ ghi nhận một lần. Nhưng riêng mảng sản xuất chip của hãng, Intel Foundry, vẫn lỗ 13,4 tỷ USD.^2.3

Fabless companies only design, and foundries make chips for hire

Công ty fabless chỉ thiết kế, còn foundry nhận sản xuất thuê

The other way splits the steps between specialists. A fabless company designs chips but owns no fab. Apple, NVIDIA, Qualcomm, AMD and MediaTek all work this way, though Apple designs chips only for its own products and sells none. They send their finished designs to a foundry, a company that makes chips to other companies’ designs. TSMC makes the A17 Pro for Apple.

Cách còn lại chia các bước cho những công ty chuyên làm từng bước. Apple, NVIDIA, Qualcomm, AMD và MediaTek đều là công ty fabless (chỉ thiết kế chip, không có nhà máy), dù Apple chỉ thiết kế chip cho sản phẩm của mình và không bán con chip nào. Họ gửi bản thiết kế đã hoàn tất cho một foundry (công ty nhận sản xuất chip cho hãng khác). TSMC là foundry sản xuất A17 Pro cho Apple.

The split took hold in the 1980s. In 1987 TSMC opened in Taiwan as the first foundry that makes only other companies’ chips, and fabless designers grew up around it.^{2.2, 2.4} The reason is the cost of manufacturing: a design company that also built its own fabs would spend a fortune, and might still not run them well. A foundry shares the cost of its fabs among many customers, and those customers put their money into design.

Sự phân tách này định hình từ những năm 1980. Năm 1987, Đài Loan có TSMC, foundry đầu tiên chỉ sản xuất chip cho công ty khác, và các công ty fabless lớn lên quanh nó.^{2.2, 2.4} Lý do nằm ở chi phí sản xuất: một công ty thiết kế mà còn tự xây fab sẽ phải bỏ ra khoản tiền khổng lồ, mà chưa chắc đã làm tốt. Một foundry chia chi phí nhà máy cho nhiều khách hàng, còn khách hàng thì dồn tiền vào thiết kế.

Who packages and tests the chips, and who builds them into a device

Ai đóng gói và kiểm thử chip, ai lắp chip vào thiết bị

After the fab, each chip is tested while it is still on the wafer, cut out, sealed in its package and tested again. Companies that do this work for others are called OSATs, short for outsourced semiconductor assembly and test, and the two largest are ASE and Amkor.^2.5 IDMs and foundries often package chips in their own plants too: TSMC packages the A17 Pro itself, and its memory, packaged separately, sits stacked on top, as chapter 6 shows.^2.6

Ra khỏi fab, mỗi con chip được kiểm thử ngay khi còn trên wafer, sau đó cắt rời, đóng gói rồi kiểm thử thêm lần nữa. Nhiều hãng giao việc này cho các OSAT (công ty nhận đóng gói và kiểm thử chip cho hãng khác), viết tắt của outsourced semiconductor assembly and test. Hai công ty lớn nhất là ASE và Amkor.^2.5 Các IDM và foundry cũng thường tự đóng gói chip trong nhà máy của mình: chính TSMC đóng gói A17 Pro, còn bộ nhớ được đóng gói riêng rồi xếp chồng lên trên, như chương 6 sẽ trình bày.^2.6

From there the chip leaves the chip industry. Electronics manufacturing services (EMS) companies mount finished chips on circuit boards and build the phones, laptops and servers they go into. Apple builds almost none of its own hardware: contract manufacturers in China, India, Vietnam and elsewhere in Asia make nearly all of it.^2.7 The largest iPhone assembler, Foxconn (Hon Hai), put together about 60% of the iPhone 15 line.^2.8 Chapter 7 follows the A17 Pro to that last stop.

Từ đây, con chip rời ngành bán dẫn để bước vào ngành điện tử. Các EMS (công ty lắp ráp thiết bị điện tử), viết tắt của electronics manufacturing services, gắn chip thành phẩm lên bo mạch rồi lắp thành điện thoại, máy tính xách tay hay máy chủ. Gần như toàn bộ phần cứng của Apple do các hãng gia công ở Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam và những nơi khác ở châu Á sản xuất.^2.7 Hãng lắp ráp iPhone lớn nhất là Foxconn (Hon Hai): riêng hãng này đã lắp khoảng 60% số máy iPhone 15.^2.8 Chương 7 sẽ theo chân A17 Pro tới chặng cuối cùng này.

The four models are not walls. A foundry may package chips, and an IDM may buy some of its wafers from a foundry or some of its packaging from an OSAT.^2.1 But each company has a main way of working, and its label names that.

Ranh giới giữa bốn mô hình này không cứng nhắc. Một foundry có thể nhận cả việc đóng gói, còn một IDM có thể mua một phần wafer từ foundry hay thuê OSAT đóng gói bớt.^2.1 Song mỗi công ty đều có một cách làm chính, và tên gọi của nó nói lên cách làm ấy.

Design houses take on chip design under contract

Các design house nhận thiết kế chip theo hợp đồng

Every name in the design column of the value chain in chapter 1 (plate 1.2) is a giant, but around them many smaller firms design chips for other companies, as a service. They are often called design houses, and most of them sell no chips of their own.

Trong cột thiết kế của chuỗi giá trị ở chương 1 (hình 1.2), cái tên nào cũng là một tập đoàn khổng lồ, nhưng quanh họ còn nhiều công ty nhỏ hơn nhận thiết kế chip cho công ty khác như một dịch vụ. Các công ty này thường được gọi là design house, và phần lớn không bán con chip nào của riêng mình.

The work exists because modern chips are so complex. The A17 Pro holds about 19 billion transistors (chapter 1), and nobody draws them by hand.^2.9 Engineers design with specialist software, and even so the job passes through many stages. Some of those stages need a great many people, above all physical design, which turns the circuit into the exact layout the fab will build, and verification, which checks that the design does what the specification says before anything is made. The big designers cannot staff all of it, so they hand parts of the work to design houses.

Có nghề này là vì chip hiện đại phức tạp vô cùng. Như chương 1 đã nói, A17 Pro chứa khoảng 19 tỷ bóng bán dẫn (transistor), và không ai vẽ chúng bằng tay.^2.9 Kỹ sư dùng phần mềm chuyên dụng để thiết kế, vậy mà công việc vẫn phải qua rất nhiều công đoạn. Một số công đoạn cần rất đông người. Cần nhiều người nhất là physical design, bước biến mạch điện thành layout chính xác mà fab sẽ chế tạo, và kiểm định (verification), bước kiểm tra xem thiết kế có làm đúng như bản yêu cầu hay không trước khi đem đi sản xuất. Các công ty thiết kế lớn không đủ người cho tất cả, nên họ giao bớt phần việc cho các design house.

It works much like software outsourcing: a large company keeps the core of its product in-house and pays outside firms for the rest. For smaller companies it is a good market, one where they can add value without making chips of their own. Chapter 9 comes back to it as one of the realistic ways into the industry for Vietnam.

Cách làm này khá giống gia công phần mềm (software outsourcing): công ty lớn giữ lại phần cốt lõi của sản phẩm và trả tiền cho công ty bên ngoài làm phần còn lại. Với các công ty nhỏ, đây là một thị trường tốt, nơi họ có thể tạo ra giá trị mà không cần tự làm ra con chip nào. Chương 9 sẽ trở lại với mảng này như một trong những con đường thực tế để Việt Nam bước vào ngành.

What revenue and gross margin tell you

Doanh thu và biên lợi nhuận gộp cho biết điều gì

From chapter 3 on, every stop ends with a short table headed “What this stop earns”. It rests on two numbers.

Từ chương 3 trở đi, mỗi chặng khép lại bằng một bảng ngắn mang tên “Giá trị kinh tế được tạo ra ở công đoạn này”. Bảng ấy dựa trên hai con số.

The first is revenue: all the money a company takes in from what it sells in a year, before any costs come out. Revenue says how big a business is, but not how much of the money it keeps.

Con số thứ nhất là doanh thu: toàn bộ số tiền một công ty thu về từ những gì nó bán ra trong một năm, trước khi trừ bất kỳ chi phí nào. Doanh thu cho biết một doanh nghiệp lớn đến đâu, nhưng không cho biết nó giữ lại được bao nhiêu.

The second is gross margin. From the revenue, take away the cost of the goods that were sold: the materials, the running of the factory and the wear on its machines, the wages of the people who directly make them. What is left is gross profit, and gross margin is that profit as a share of the revenue. An illustrative example, not any real company’s: if a chip sells for US$100 and cost US$56 to make, the gross profit is US$44 and the gross margin is 44%.

Con số thứ hai là biên lợi nhuận gộp. Lấy doanh thu trừ đi giá vốn hàng bán, tức chi phí làm ra số hàng đã bán: vật liệu, chi phí vận hành nhà máy, khấu hao máy móc và tiền lương của những người trực tiếp sản xuất. Phần còn lại là lợi nhuận gộp, và biên lợi nhuận gộp là tỷ lệ phần trăm của khoản lợi nhuận ấy so với doanh thu. Lấy một ví dụ minh họa, không phải số liệu của công ty có thật: nếu một con chip bán được 100 USD và tốn 56 USD để làm ra, lợi nhuận gộp là 44 USD và biên lợi nhuận gộp là 44%.

The table at the end of each stop always has the same four rows, so the stops can be compared row by row.

Bảng cuối mỗi chặng luôn có bốn hàng như nhau, nhờ đó có thể so sánh các chặng với nhau theo từng hàng.

Gross margin is not the whole story. Out of its gross profit a company still pays for research, for designing its next products, for selling and for tax, and only what remains is its net profit. But gross margin shows how much of each dollar a kind of business keeps once the goods are made, and it varies widely along the value chain. Chapter 8 explains why.

Biên lợi nhuận gộp chưa phải là tất cả. Từ lợi nhuận gộp, công ty còn phải chi cho nghiên cứu, cho việc thiết kế sản phẩm thế hệ sau, cho bán hàng và nộp thuế; phần còn lại mới là lợi nhuận ròng. Dù vậy, biên lợi nhuận gộp cho thấy mỗi loại hình kinh doanh giữ lại bao nhiêu trên mỗi đồng doanh thu sau khi làm ra sản phẩm, và con số này chênh lệch rất lớn dọc chuỗi giá trị. Chương 8 sẽ giải thích vì sao.