Stop 2: from sand to waferChặng 2: từ cát đến wafer

Chips, people say, are made from sand. That is true as far as it goes: the silicon in a chip does start as quartz, the mineral most sand is made of.^4.1 But between the sand and a finished wafer lies a chain of refining so demanding that a few companies in the world lead it. That chain is the second stop on the A17 Pro’s journey.

Người ta vẫn nói chip được làm từ cát. Nói vậy cũng không sai: silicon trong con chip quả thật bắt đầu từ thạch anh, khoáng chất tạo nên phần lớn các loại cát.^4.1 Nhưng từ hạt cát đến tấm wafer hoàn chỉnh là cả một chuỗi tinh chế khắt khe, khắt khe tới mức chỉ vài công ty trên thế giới giữ vị trí dẫn đầu. Chính chuỗi ấy là chặng thứ hai trên hành trình của con chip A17 Pro.

In this chapter

Trong chương này

• How quartz becomes silicon pure enough for a chip
• Who makes the wafers and the chemicals a chip factory runs on
• What those materials sell for in a year
• Why plenty of sand is not a way into the industry

• Thạch anh trở thành silicon đủ tinh khiết để làm chip như thế nào
• Ai làm ra wafer và hóa chất mà nhà máy sản xuất chip tiêu thụ
• Các vật liệu ấy bán được bao nhiêu mỗi năm
• Vì sao có nhiều cát chưa phải là tấm vé vào ngành

From sand to ultra-pure silicon

Từ hạt cát đến silicon siêu tinh khiết

Silicon itself is plentiful, as chapter 1 showed. What is rare is silicon pure enough for transistors, and it gets there in stages.^4.2

Bản thân silicon thì dồi dào, như chương 1 đã kể. Cái hiếm là silicon đủ tinh khiết để làm bóng bán dẫn (transistor), và nó phải qua từng nấc mới đạt tới độ tinh khiết ấy.^4.2

Each stage is an industry of its own. The purified silicon, called polysilicon, comes mostly from four companies, which held over 90% of the market for chip-grade polysilicon between them (2021).^4.4 It is melted and grown into one large crystal, which is then sliced into thin discs: the wafers every chip is built on.^4.5

Mỗi nấc là một ngành riêng. Silicon đã tinh chế, gọi là polysilicon, chủ yếu do bốn công ty làm ra; năm 2021, họ nắm hơn 90% thị trường polysilicon dùng làm chip.^4.4 Polysilicon được nấu chảy rồi nuôi thành một khối đơn tinh thể lớn, sau đó cắt thành những lát mỏng: đó là những tấm wafer, nền móng của mọi con chip.^4.5

The A17 Pro started life on one of those wafers, as one of many chips made on it at once. Before TSMC could print a single transistor, its fab needed blank wafers and a long list of chemicals from specialist makers.

Con chip A17 Pro cũng khởi đầu trên một tấm wafer như thế, cùng rất nhiều con chip khác được làm cùng lúc trên tấm ấy. Trước khi TSMC “in” được transistor đầu tiên, nhà máy sản xuất chip (fab) của họ phải có sẵn wafer chưa in mạch cùng cả một danh sách dài hóa chất từ những nhà sản xuất chuyên biệt.

Who makes the wafers and the chemicals

Ai làm wafer và hóa chất

Japanese companies lead in wafers and in photoresists, the light-sensitive coatings into which lithography prints each pattern. Shin-Etsu and SUMCO lead the silicon-wafer market,^4.6 and Japanese firms supply about 90% of the world’s photoresists.^4.4

Các công ty Nhật Bản dẫn đầu về wafer và chất cản quang (photoresist), lớp phủ nhạy sáng mà quang khắc in từng hình mẫu lên. Shin-Etsu và SUMCO dẫn đầu thị trường wafer silicon,^4.6 còn các công ty Nhật cung cấp khoảng 90% chất cản quang trên thế giới.^4.4

A fab runs on far more than machines. Besides wafers and photoresists, it uses up gases and other chemicals, and packaging adds the substrates and fine wires used to package chips. Together these materials were a US$67.5 billion market in 2024 and US$73.2 billion in 2025, and Taiwan has been their biggest buyer every year since 2010.^{4.7, 4.8}

Một fab không chỉ chạy bằng máy móc. Ngoài wafer và chất cản quang, fab còn tiêu thụ khí và các hóa chất khác; khâu đóng gói lại cần thêm substrate (đế) và những sợi dây rất mảnh. Gộp lại, các vật liệu này là một thị trường trị giá 67,5 tỷ USD năm 2024 và 73,2 tỷ USD năm 2025. Từ năm 2010 đến nay, năm nào Đài Loan cũng là nơi mua nhiều nhất.^{4.7, 4.8}

Why sand alone is not a way in

Vì sao có cát thôi là chưa đủ

It is tempting to think that a country with plenty of good sand already holds a ticket into the chip industry. One engineer who develops deposition tools for fabs sees it the other way round: the raw material is only one part of the story, and what counts is the technical knowledge that goes into turning it into something a fab can use. The engineer’s example is Japan, a country with few raw materials of its own that has to import them, and yet leads the world in wafers and chemicals, because it holds the know-how.

Dễ tưởng rằng một nước có nhiều cát tốt là đã cầm sẵn tấm vé vào ngành chip. Một kỹ sư chuyên phát triển máy lắng đọng cho các fab thì nhìn ngược lại: vật liệu thô chỉ là một phần câu chuyện, còn cái quyết định là hàm lượng kỹ thuật và tri thức để biến nó thành thứ mà fab dùng được. Ví dụ người kỹ sư ấy đưa ra là Nhật Bản, một đất nước ít tài nguyên, phải nhập khẩu nguyên liệu, vậy mà vẫn dẫn đầu thế giới về wafer và hóa chất, vì nắm trong tay bí quyết kỹ thuật.

That know-how is what this chapter has traced: purifying silicon until impurities are counted in parts per ten billion, growing crystals without flaws, making chemicals to a fab’s standard, batch after batch. It lives inside the suppliers that already do this work. The way into this part of the supply chain therefore runs through them, not through a quarry.

Bí quyết ấy chính là những gì chương này đã lần theo: tinh chế silicon tới mức tạp chất tính bằng phần mười tỷ, nuôi tinh thể không tì vết, làm hóa chất đạt chuẩn của fab, mẻ này qua mẻ khác. Tất cả nằm trong tay những nhà cung cấp đang làm công việc này. Vì vậy, muốn bước vào mắt xích này của chuỗi cung ứng thì phải đi qua họ, chứ không phải qua một mỏ cát.

What this stop earns

Giá trị kinh tế được tạo ra ở công đoạn này

Materials are a large market, and a few companies lead each material in it. No single gross margin covers the whole segment: in 2024 the wafer makers kept about 18 to 32% of their sales as gross profit, and makers of chip chemicals such as photoresists about 37 to 46%.^4.9

Vật liệu là một thị trường lớn, và loại vật liệu nào cũng chỉ có vài công ty dẫn đầu. Không có một con số biên lợi nhuận gộp chung cho cả mảng: năm 2024, các hãng làm wafer giữ lại khoảng 18 đến 32% doanh thu làm lợi nhuận gộp, còn các hãng làm hóa chất cho chip như chất cản quang giữ lại khoảng 37 đến 46%.^4.9