thị trường nhị quyền bán phần mềm thiết kế linh kiện bán dẫn - Cadence và Synopsys

hiện tại Synopsys có giá trị vốn hoá 85 tỷ đôla, còn Cadence có giá trị vốn hoá 78 tỷ đôla

Tự động hoá thiết kế điện tử
ngôn ngữ thiết kế "mức chuyển giao thanh ghi" [RTL register transfer level] sẽ có, một là ngôn ngữ mô tả phần cứng cho vi mạch tích hợp tốc độ cao [VHDL very high speed integrated circuit hardware description language] hoặc ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog
những công cụ tổng hợp tự động và một thư viện ô [cell] tiêu chuẩn sẽ biến 'mức chuyển giao thanh ghi' thành tệp netlist những cổng; sau đó, những công cụ thiết kế vật lý sẽ được sử dụng để bố trí những cổng netlist lên trên mạch, cũng như nối dây kết nối chúng; sau đó, ta sử dụng những công cụ mô phỏng và kiểm định [verify] để đảm bảo rằng thiết kế không vi phạm bất cứ quy tắc thiết kế nào đưa ra bởi xưởng đúc [foundry] như TSMC hay GlobalFoundries
cuối cùng, gửi một tệp tạo tác OASIS hoặc GDSII đến cho xưởng đúc; chip thành phẩm sẽ trình làng 4-6 tháng sau

Thế hệ đầu
thập niên 1960 và 1970 xuất hiện những công ty EDA đầu tiên như Applicon, Calma và ComputerVision
thập niên 1960 Calma khởi nghiệp và trình làng sản phẩm dizitizer là biểu đồ tuần-tự [analog] được-kỹ-thuật-số-hoá hiệu năng của giếng dầu khí theo thời gian; dữ liệu ấy sẽ được đưa vào những gói phân tích
tiến sĩ toán Joe Sukonick vào làm cho Calma, công ty sản xuất ra hệ thống thiết kế đồ hoạ [GDS graphical design system] có một thiết bị đầu cuối [terminal] hiển thị cho người dùng xem và biên tập
đầu thập niên 1970 người ta bắt đầu vẽ thiết kế - tức là một tập hợp những mạch - ra giấy, sau đó đưa thiết kế giấy ấy đến một phim ảnh đỏ, gọi là màng rubylith, bằng cách cắt nó theo đúng nghĩa đen; sau đó, thu nhỏ hình ảnh thiết kế thành kích thước thực tế của IC bằng một máy quay [camera]
đầu thập niên 1970 Calma bán hệ thống GDS cho Intel và những công ty chế tạo linh kiện bán dẫn khác
GDS và những hệ thống bấy giờ đã tiền tệ hoá những chương trình thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính [CAD computer aided design] bằng cách bán lại những máy trạm được-tuỳ-chỉnh đặc biệt, theo ghế [seat] với mức giá cao

General Electric
năm 1978 United Telecommunications mua lại Calma, công ty là tiền thân của Sprint hay còn gọi là T-Mobile US
năm 1980 United Telecommunications bán lại Calma cho GE với giá 100 triệu đôla
GE ý định đặt Calma với những công ty làm-CAD khác mới được mua lại, để tạo nên 'nhà máy của tương lai' với dự đoán rằng máy tính sẽ cách mạng hoá cách thức người ta thiết kế vật phẩm
thương vụ sáp nhập đã không xuôi chèo mát mái; GE là tập đoàn lớn trong một ngành công nghiệp ổn định với niềm tin bị thổi phồng vào phong cách quản trị của mình, không hề giống những công ty khởi nghiệp ở thung lung Silicon; nhân tài bắt đầu bỏ đi

Thế hệ hai
thập niên 1980 chính phủ và các công ty lớn đã đầu tư và khám phá những thuật toán và công cụ mới để sản xuất những netlist và bố trí mạch; số lượng mạch trên những IC bắt đầu vượt trội hơn trên những bo mạch chủ, khiến chuyển hướng tập trung của phần mềm CAD
làn sóng thứ hai những công ty CAD đã nổi lên, Daisy Systems, Valid Logic và Mentor Graphics là những cái tên nổi bật nhất, bên cạnh đâu đó 90 công ty khởi nghiệp khác
hầu hết các công ty đã tiền tệ hoá sản phẩm phần mềm với những máy trạm đặt-làm-riêng
cuối thập niên 1980 ràng buộc giữa phần cứng và phần mềm đã trở thành gánh nặng, khi Sun Microsystems và Silicon Graphics trình làng những máy trạm Unix mạnh mẽ với giá phải chăng
Calma, Applicon, Daisy và những công ty EDA đã không dễ tách-nhóm [unbundle] phần mềm khỏi phần cứng; ví dụ Applicon viết phần mềm hoàn toàn bằng Hợp ngữ [assembly] DEC
chỉ những công ty đã tách-nhóm được phần mềm khỏi sản phẩm phần cứng đem chào bán, ví dụ Mentor đã làm được, hoặc bắt đầu lại hoàn toàn chỉ bán phần mềm

ECAD
năm 1982 cựu kỹ sư IC Glen Antle từ Texas Instruments và Data General, cùng hai người nhập cư Đài Loan Paul Huang và Ping Chao đã đồng sáng lập ECAD
Paul Huang và Ping Chao từng làm ở National Semiconductor, sản xuất phần mềm để thực hiện một kiểu kiểm định vật lý cụ thể là "bố cục, so với sơ đồ" [LVS layout versus schematic] kiểm tra bố cục của IC xem có đúng với sơ đồ mạch hay không - đây là một phần của danh mục Quy tắc thiết kế [DRC design rule checking] thực hiện với một thiết kế trước khi gửi nó đến xưởng đúc
Glen Antle tuyển dụng Huang và Chao cho công ty máy tính nhỏ Systems Engineering Labs [SEL] ở Sunnyvale, làm cho một nhóm thiết kế chipset
nhóm đã sử dụng những máy tính nhỏ SEL để thiết kế chip, nên hai người Đài Loan đã viết một gói phần mềm LVS cho nó; máy tính SEL thiếu những nguồn lực như bộ nhớ ảo [virtual] đã buộc hai người phải viết gói LVS hiệu quả và nhanh; và vì LVS chỉ là một phần của một bộ phần mềm DRC, hai người đã phải viết những phần đó nữa
hai người đặt tên bộ phần mềm Dracula [DRC design rule checking] và sau đó SEL dừng nhóm thiết kế chipset
năm 1983 Antle, Huang và Chao mua những quyền cho Dracula từ công ty cũ, và khởi nghiệp ECAD
Dracula sớm nổi bật so với những sản phẩm khác cùng lĩnh vực, chạy được trên nhiều kiểu phần cứng, trong đó có những máy trạm Unix; khách hàng ưa chuộng vì khả năng tương thích này giúp khách hàng nhanh chóng nâng cấp những thiết bị [rig] của mình
nhờ Huang và Chao, Dracula cũng nhanh và hiệu quả; kiểm định luôn là thử thách lớn cho thiết kế chip, càng nhiều mạch càng khó kiểm định
phần mềm DRC nhanh, hiệu quả, lại có thể viết-lại [port] sang phần cứng mới hơn, đã giành được lợi thế trên thị trường; đó là thứ Dracula mang lại

SDA
kỹ sư Jim Solomon là nhân viên cũ của National Semiconductor, đã sáng lập Solomon Design Automation [SDA]
Solomon là nhà thiết kế chip analog, bấy giờ tập trung vào lập trình, viết những mô hình máy tính để kiểm tra những thiết kế mạch analog
sau khi đối thoại với nhiều giáo sư Berkeley, Solomon bắt đầu vận động National Semiconductor đầu tư vào tự động hoá thiết kế
giám đốc điều hành Charlie Sporck của National Semiconductor không muốn, nhưng khuyến khích Solomon tự khởi nghiệp, thậm chí đã tài trợ hạt giống; những khách hàng như GE, Harris và Ericsson cũng giúp
SDA vất vả nhiều năm trước khi chào bán được một sản phẩm, nhưng mọi người kiên nhẫn với công ty nhờ nỗ lực kiên định của SDA và hai điều nữa: một là SDA chỉ làm phần mềm, quyết định bị ảnh hưởng bởi sự đắm chìm trong cộng đồng phần mềm Berkeley với sự nổi lên của Unix và ngôn ngữ lập trình C
khả năng viết-lại của SDA đã nổi bật so với những nhà cung cấp CAD bán giải pháp tăng-tốc-phần-cứng [hardware accelebrated]
hai là sản phẩm của SDA tiện; ý tưởng có một kiến trúc 'khung' thiết kế, cho phép các nhà thiết kế chip móc nối những công cụ phần mềm, từ các nhà cung cấp khác, vào trong một giao diện và cơ sở dữ liệu; sau đó có thế sử dụng phần mềm SDA để bố trí mạch và nối dây

Synopsys
thương vụ GE mua lại Calma không suôn sẻ, bị cạnh tranh bởi linh kiện bán dẫn Nhật Bản và những máy trạm của Sun
năm 1985 là năm tồi tệ nhất ngành linh kiện bán dẫn, GE và giám đốc điều hành Jack Welch quyết định rút lui, tức là sẽ sa thải lớn
nhân viên Art De Geus người Hà Lan và các đồng sự đã phát triển công cụ tự động hoá SOCRATES giúp tổng hợp một số kiểu mạch nhất định; nhập một chức năng logic cấp cao, và chỉ mất 20 phút sau, công cụ SOCRATES trả lại một netlist
De Geus tìm đến ban quản trị GE xin tách-ra [spin off] một start-up và được GE đồng ý, kèm thêm tài trợ hạt giống; De Geus gọi vốn phần còn lại của 4.7 triệu đôla quỹ vốn ban đầu, từ các công ty khác trong ngành và các quỹ đầu tư mạo hiểm
năm 1986 De Geus khởi nghiệp Optimal Solutions ở Bắc Carolina
năm 1987 Optimal Solutions dời đến Mountain View và đổi tên thành Synopsys viết tắt cho những hệ thống tổng hợp và tối ưu [synthesis và optimization systems]
ứng dụng sát thủ của Synopsys là tổng hợp logic, cho phép nhà thiết kế sẽ thiết kế mạch, chỉ cần viết ra một trừu tượng cấp-cao của cái mà những mạch đó được mong đợi sẽ thực hiện
năm 1987 Synopsys là công ty đầu tiên thương mại hoá 'tổng hợp logic' với việc trình làng SOCRATES
De Geus đã có chuyến thăm nổi tiếng đến Sun Microsystems và đồng sáng lập Andy Bechtolsheim, họ ở cùng một phức hợp văn phòng; Sun chạy một phiên bản trình diễn thử [demo] so sánh thiết kế mạch của phần mềm, với của con người; kết quả cho thấy phần mềm có thể tạo ra thiết kế nhỏ hơn 30% và nhanh hơn 30%, và làm được chỉ trong vài phút
Sun trở thành một trong những khách sộp đầu tiên của Synopsys, nhờ đó giúp tài trợ tiến bộ công nghệ
De Geus đã nói rằng Synopsys đã giúp biến 'thiết kế có máy tính hỗ trợ' [CAD] trở thành "tự động hoá thiết kế điện tử" [EDA]

Cadence
từ lâu, sáng lập và giám đốc của ECAD và SDA biết nhau, cùng làm ở National Semiconductor; sản phẩm của họ cũng bổ sung [complement] lẫn nhau, thực ra có thể bắt đầu chỉ là một công ty; nhưng Paul Huang đã xong Dracula và muốn chào bán, khi sản phẩm của SDA chưa xong
tháng 6 năm 1987 ECAD đạt doanh thu 23 triệu đôla và lợi nhuận 3.2 triệu đôla và tổ chức phát hành lần đầu ra công chúng [IPO initial public offering] suôn sẻ và gọi được 11 triệu đôla vốn
thứ hai ngày 19 tháng 10 năm 1987 SDA bấy giờ doanh thu 18 triệu đôla và cũng tổ chức IPO nhưng trúng ngày thứ hai đen tối, khi thị trường chứng khoán toàn cầu giảm điểm sốc trong lịch sử, khi chứng kiến chỉ số Dow Jones giảm 22.61%, tương đương 508 điểm xuống 1738.74; chỉ số S&P 500 giảm 20.4%, xuống 57.64 điểm xuống 225.06; hai năm sau, chỉ số Dow Jones mới lấy lại được khoản lỗ này
tháng 12 năm 1987 những chủ ngân hàng của ECAD tìm đến SDA đề nghị sáp nhập, giá cổ phiếu ECAD lúc IPO ở mức 10-12 đôla đã sập xuống còn 3 đôla; đây là cơ hội cho SDA phát hành ra công chúng và củng cố ECAD để cạnh tranh; hai công ty cũng càng lúc càng lấn sang sản phẩm của nhau, cụ thể trong kiểm định vật lý
tháng 2 năm 1988 công bố và đến tháng 5 ra quyết định, đồng sáng lập Paul Antle của ECAD được làm giám đốc điều hành của công ty sau sáp nhập Cadence Design; sớm sau đó, Paul Antle gia nhập hội đồng quản trị, nhường chức giám đốc điều hành cho Joe Costello là COO kiêm chủ tịch của SDA
9 năm sau, Cadence đạt doanh thu 1 tỷ đôla thường niên

Thị trường tăng trưởng
năm 1987 TSMC khởi nghiệp và theo đó mở rộng thị trường cho phần mềm EDA; các công ty thiết kế không-xưởng [fabless] có thể làm sản phẩm mà không cần đầu tư nhiều triệu đôla xây dựng xưởng đúc; công cụ EDA là cần thiết để đưa sản phẩm chip ra thị trường, không cần kiểm-tra-lại [re-spin] và làm-lại [re-do] đắt đỏ
một nhóm 3 người cũng đủ sản xuất một chip VLSI đặt-làm-riêng có hàng chục vạn bóng bán dẫn, chỉ trong vài tháng; tức là chỉ mất một phần tư thời gian đáng lẽ sẽ mất nếu không có công cụ EDA
những năm đầu, Synopsys và Cadence có bổ sung nhau; nhà thiết kế có thể sử dụng những công cụ tổng hợp netlist của Synopsys, sau đó đưa netlist ấy vào bố trí và những công cụ kiểm định vật lý của Cadence
đến đầu thập niên 1990 Synopsys không có đối thủ ở những công đoạn thiết kế luận lý [front end] biến ngôn ngữ RTL vào những netlist
Cadence thống trị những công đoạn thiết kế vật lý [back end] là bố cục, kiểm định và mô phỏng

Cadence trỗi dậy
từ năm 1989 đến 1994 Cadence mua lại 5 công ty, tìm những sản phẩm bổ sung cho danh mục hiện hữu
Cadence cũng tìm mua những công cụ cấp-hệ-thống giúp các nhà thiết kế làm bo mạch chủ, hay thậm chí toàn bộ những sản phẩm điện tử
ví dụ năm 1989 Cadence mua lại Tangent Systems đã bổ sung một sản phẩm đặt-và-nối [place-and-route] tiên tiến vào phần mềm bố cục của công ty
cũng năm 1989 Cadence cố gắng mua lại Synopsys cùng với công ty tự động hoá thiết kế điện tử Gateway Design Automation, doanh nghiệp chào bán ngôn ngữ miêu tả phần cứng Verilog và một trình mô phỏng cho nó
Synopsys đã mua giấy phép Verilog cho sản phẩm của riêng mình
giám đốc điều hành Costello đã gặp tiến sĩ Harvey Jones là giám đốc điều hành của Synopsys và giám đốc điều hành Prabhu Goel của Gateway ở một bàn chơi craps ở Las Vegas để đề nghị thương vụ sáp nhập 3 bên, sau rốt Gateway đồng ý
tiến sĩ Harvey Jones nói rằng Synopsys có tầm nhìn khác, cho nên muốn giữ độc lập
sau này, lịch sử qua lời kể, Costello mỉm cười nhớ lại: "chúng tôi thuyết phục được một. Nếu chúng tôi thuyết phục được cả hai, kết thúc của trò chơi sẽ đã xảy ra ngay khi ấy [trong] tất cả tự động hoá thiết kế trong tất cả lịch sử"
bên cạnh mua bán sáp nhập, Cadence có động lực tăng trưởng khác: quốc tế; Cadence tích cực bán vào thị trường Nhật Bản, ngay từ sản phẩm SDA
năm 1989 Cadence phục vụ 9 trong số 10 công ty linh kiện bán dẫn Nhật Bản hàng đầu

Trừu tượng tăng
thập niên 1990 luật Moore tăng tốc, số lượng bóng bán dẫn bắt đầu bùng nổ; diễn biến đã thay đổi mục đích của phần mềm EDA, từ việc tăng năng suất thiết kế, sang giúp các nhà thiết kế quản lý những phức tạp mới
để xử lý sự phức tạp ấy, một cách là ra mắt thêm những trừu tượng; mới đầu, các nhà thiết kế vẽ và sắp đặt từng cổng; giờ, nhà thiết kế chỉ cần miêu tả cách thức mạch cần hành xử, bằng cách viết những ngôn ngữ miêu tả phần cứng cấp-cap như Verilog, nay là chuẩn công khai
trừu tượng tăng đã cần tiến trình thiết kế linh kiện bán dẫn được tích hợp chặt chẽ hơn; luật Moore ép những bước rời rạc với nhau, vì thế cũng ép ngành công nghiệp đến những thương vụ hợp nhất

Hợp nhất
năm 1992 Synopsys phát hành ra công chúng, vẫn thống trị thị trường phần mềm tổng hợp
giữa thập niên 1990 thị trường đã trưởng thành, nhiều đối thủ cạnh tranh đã hướng đến mảng kinh doanh này
tấn công là cách phòng thủ tốt nhất, Synopsys bắt đầu mua lại các công ty khởi nghiệp để mở rộng danh mục sản phẩm chào bán và tận dụng những xu thế sản phẩm mới, ví dụ hệ-thống-trên-chip
từ năm 1994 đến 1995 Synopsys có 5 thương vụ mua lại
từ năm 1989 đến 2006 Cadence và Synopsys mỗi công ty đã làm những thương vụ mua bán sáp nhập lên đến 3 tỷ đôla
năm 2017 Mentor Graphics là công ty duy nhất còn hoạt động của thế hệ hai, được Siemens mua lại và bị đổi tên thành Siemens EDA

Kết
giữa thập niên 2000 nhà quan sát Joe Costello bắt đầu phàn nàn về sự trì trệ của ngành EDA
Jerry Yang và Dave Filo đã nghiên cứu EDA trước khi bỏ đi sáng lập Yahoo
cuối năm 2016 sang năm 2017 sau hơn thập kỷ nhợt nhạt của giá cổ phiếu hai công ty nhị quyền bán, có lúc chỉ đáng giá hoà vốn những thương vụ sáp nhập, giá cổ phiếu Cadence và Synopsys mới khởi sắc; không rõ tại sao, có lẽ sự xuất hiện của đóng gói tiên tiến, hay hồi sinh khả năng thu nhỏ nhờ EUV, hay địa chính trị?

Trung Quốc và sụt lún đất

Lạm dụng khai thác nước ngầm
sụt lún đất là hiện tượng tự nhiên, nhưng gây ra bởi hoạt động con người, thường là việc lấy đi những chất lỏng - dầu mỏ, nước nóng tự nhiên (địa nhiệt) và nước ngầm - khỏi những tầng ngậm nước
khi lấy nước ra khỏi những tầng ngậm nước, động thái sẽ bỏ lại ứng suất thực trên những hạt đất; những hạt đất sẽ nén vào nhau và đặc hơn, gây ra sụt lún [sink]
bơm thêm nước sẽ gây ra hiện tượng ngược lại - đắp cao lên [uplift] - nhưng chỉ đến mức nhất định; phần lớn đất bị sụt lún là không thể đảo ngược, nén đất và đất sét, cùng với lưu trữ nước bị mất vĩnh viễn

Mô hình
thứ nhất, không dễ mô hình hoá kích thước, hình thù và trữ lượng của những tầng ngậm nước và địa chất của chúng; ví dụ, đất sét sẽ có hạt đất nhỏ hơn, cho nên những yếu tố sụt lún sẽ ảnh hưởng khác với đất thường
hiện tượng sụt lún cũng bị phụ thuộc những yếu tố bên ngoài; ví dụ toà nhà ở San Francisco có thể khiến đất bị sụt
thứ hai, dữ liệu về lượng nước ngầm thực tế được bơm vào hoặc lấy ra khỏi hệ thống là rất thiếu tin cậy; đôi khi, nước được lấy ra một cách mê tín
thứ ba, ta thiếu hiểu biết về quá trình đắp cao hoặc sụt lún đất; mô hình nổi tiếng nhất là MODFLOW của cơ quan khảo sát địa chất Mỹ, độ chính xác cũng tuỳ; ta không nên kỳ vọng rằng lượng đất sụt lún hoặc đắp cao ở một khu vực sẽ tỷ lệ thuận với lượng nước lấy ra hoặc bơm thêm vào những tầng ngậm nước

Hậu quả
những hố sụt và khe nứt trên mặt đất sẽ làm mất ổn định nhà cửa, nhưng thường thì mối nguy hiểm cho hạ tầng như đường ống, đường xá, đường ray xe lửa và tàu điện ngầm; sụt lún có thể khiến nước ngầm bị rò rỉ trong những đường hầm và thậm chí phá vỡ đường ray
sai số chiều dọc tối đa của những đường ray của đường sắt cao tốc là 15 milimet, có nơi con số này chỉ mất 1 năm của quá trình sụt lún
vấn đề chất lượng nước cũng có 2 yếu tố: một là khi tầng ngậm nước bị cạn, chất lượng nước sẽ kém đi; hai là chất thải công nghiệp và xâm nhập mặn sẽ gây ô nhiễm tầng ngậm nước
lũ lụt, nhiều thành phố bị lún nằm ở cạnh sông hoặc biển; người ta phải đầu tư những biện pháp phòng vệ bờ biển, ví dụ tường thành, đê điều
ví dụ thành phố Mexico được xây dựng trên đáy hồ Texcoco cũ, nước sinh hoạt được lấy từ nước ngầm, đã khiến thành phố đang lún nhanh; có nơi đang sụt với tốc độ 500 milimet mỗi năm, gây ra thiệt hại cho hệ thống tàu điện ngầm
hay Jakarta là thành phố sụt lún nhanh nhất thế giới, miền bắc và miền tây đang lún với tốc độ 200-600 milimet mỗi năm; đặt thành phố Jakarta vào tình thế dễ bị lũ lụt, hoặc từ biển Java, hoặc từ một trong số 13 con sông chảy qua
ví dụ nữa là Iran, Băng Cốc ở Thái Lan, Venice ở Ý và các đại đô thị ở Trung Quốc

Lạm dụng nước ngầm
Trung Quốc ngày nay có 1 tỷ dân sống ở thành thị, nhiều đô thị không đủ nước bề mặt và cũng không đủ lượng mưa hoặc tuyết, nhất là ở miền bắc và miền tây bắc
ở đại lục, 15-20% nhu cầu nước là lấy nước ngầm; ví dụ tỉnh Hồ Bắc dân số 75 triệu, tỷ lệ sử dụng nước ngầm là 70%
đến 60% nước ngầm lấy lên phục vụ công nghiệp và nông nghiệp; ví dụ một trong những mục đích sử dụng nước cao nhất Trung Quốc là ngành nhiệt điện, dùng cho mục đích tản nhiệt
nước ngầm ở Tân Cương, Nội Mông, Hà Nam và Hắc Long Giang được khai thác và chuyển đến Bắc Kinh, Quảng Đông và Chiết Giang tiêu thụ

Phân tích InSAR
đo lường sụt lún đất, sử dụng kỹ thuật vệ tinh "rađa khẩu độ tổng hợp giao thoa" [InSAR interferometric synthetic aperture radar] đo lường tốc độ sụt lún của đất theo thời gian, đã được sử dụng ở châu Âu, Mỹ và Nhật Bản để xem xét xu hướng lún sụt đất
từ năm 2015 đến 2022 điều tra InSAR 82 thành phố ở Trung Quốc và Đài Loan cho thấy 44% khu vực 'bôi đậm' được điều tra ở những thành phố đã sụt nhanh hơn 3 milimet mỗi năm, 16% sụt nhanh hơn 10 milimet và 5% sụt nhanh hơn 22 milimet

xếp hạng những thành phố công nghiệp ở Đài Loan và đại lục, thành phố nông nghiệp Chương Hoá dân số 225000 người có số liệu bi quan nhất, hơn một nửa dân số sống ở nơi đất đang sụt lún 10 milimet mỗi năm

Đài Bắc khả quan hơn, hơn 75% khu vực 'bôi đậm' lún chưa đến 3 milimet mỗi năm

Thượng Hải
năm 1921 đất sụt lún đã được phát hiện ở đại đô thị Thượng Hải; Thượng Hải nằm trên 5 tầng ngậm nước, ký hiệu A1 đến A5
trước thập niên 1960 phần lớn nước ngầm bơm từ tầng A2 và A3 dưới khu vực thành thị; bấy giờ, đất đã lún 1.6 mét trung bình
năm 1966 chính quyền bắt đầu quy định những biện pháp tiết kiệm nước, cắt giảm khai thác nước ngầm và tiến hành đổ thêm nước xuống các tầng ngậm nước, gọi là nạp nước nhân tạo
ít thập kỷ sau đó, biện pháp đã phát huy hiệu quả và xuất hiện hiện tượng đắp-cao-lên
thập niên 1990 dân số Thượng Hải bùng nổ 5% mỗi năm, từ năm 1990 đến 2000 dân số tăng từ 5.9 triệu lên thành 14.2 triệu người; thành phố bắt đầu lại lấy nước ngầm, thêm công trình xây dựng, đất sụt lún đã tái diễn
năm 2001 sụt lún đất đã tích luỹ ở Thượng Hải lên đến 2 mét

Tác hại của sụt lún đất
bên cạnh những hố sụt và khe nứt gây mất mỹ quan, một nghiên cứu dài hạn hệ thống tàu điện ngầm Thượng Hải cho thấy đất sụt lún đã khiến 2 trong số 12 tuyến tàu phải được sửa chữa; nghiên cứu như trên đã báo động chính quyền Thượng Hải lại dừng khai thác nước ngầm, động thái đã giúp ổn định lại đất sụt lún những năm gần đây; động thái đã bao gồm cả việc khai thác nước ngầm ở những nơi khác và nhập khẩu đến Thượng Hải, cho nên Thượng Hải vẫn là một trong những nơi tiêu thụ nước ngầm lớn nhất Trung Quốc

Bắc Kinh
Bắc Kinh 21 triệu người và thành phố Thiên Tân láng giềng 14 triệu người nằm ở đồng bằng miền bắc Trung Quốc, là nơi thiếu nước, nhận được dưới 100 mét khối nước kết tủa mỗi người
nghiên cứu mới đây cho thấy 47% dân số Bắc Kinh sống ở nơi sụt lún 3 milimet mỗi năm, 30% sụt lún đất 10 milimet mỗi năm; 19% dân số Thiên Tân sống ở nơi đất sụt 3 milimet mỗi năm, và 66% dân số ở nơi sụt 10 milimet mỗi năm; tính toàn bộ Trung Quốc, ước thấy 38% dân số sống ở nơi đất sụt lún
năm 1935 phát hiện sụt lún đất Bắc Kinh, nhưng 20 năm sau ấy đất chỉ sụt lún thêm 58 milimet
cuối thập niên 1950 sang 1960 Bắc Kinh bắt đầu công nghiệp hoá
từ năm 1955 đến 1983 đất ở ngoại ô phía đông Bắc Kinh sụt 16-28 milimet mỗi năm
cuối thập niên 1990 biện pháp tiết kiệm nước Bắc Kinh bắt đầu được thực hiện
thập niên 2000 Bắc Kinh hạn hán và tiếp tục tăng nhu cầu nước, giống những thành phố khác ở đồng bằng miền bắc; ví dụ thành phố Bảo Định dân số 11 triệu, Hành Thuỷ 4.2 triệu, Lang Phường 5 triệu và Thạch Gia Trang 11.2 triệu
năm 2013 đồng bằng phía bắc Trung Quốc phát hiện 839 khe nứt liên-quan-đến-nước-ngầm

Đồng bằng Fenwei
đồng bằng Fenwei nằm ở tỉnh Thiểm Tây và Hà Nam, có thành phố Tây An 12 triệu người, Vị Nam 5 triệu, Lạc Dương 6 triệu người; lịch sử từng nềm trải những trận động đất lớn, địa chấn là nguyên nhân lớn thứ nhì làm đất sụt lún
từ năm 1958 đến 2015 xác định được 207 khe nứt dài hơn 1 kilomet, làm rạn nứt nhà cửa, cắt nhỏ đường hầm tàu điện ngầm và làm hư hại đường ống dưới đất
đường sắt cao tốc giữa Đại Đồng ở Sơn Tây và thành Tây An phải vượt qua 24 khe nứt, trong đó có một khe nứt rộng 2.5 mét

Đồng bằng Su Xi Chang
từ năm 1989 Su Xi Chang ở tỉnh Giang Tô là nơi sản xuất dầu khí lớn, đã phát hiện 20 khe nứt
năm 2000 chính quyền bắt đầu cắt giảm sử dụng nước ngầm, giúp giảm tốc độ sụt lún từ 110 milimet mỗi năm xuống còn 10-20 milimet

Dự án dẫn nước Nam thuỷ Bắc điều
dự án chuyển nước Nam-Bắc là dự án 40 tỷ đôla để chuyển nước sông Dương Tử đến thành phố Bắc Kinh và Thiên Tân thông qua hai kênh đào; một kênh thứ ba sẽ dẫn nước đến các tỉnh nội lục, phần này của dự án chưa hoàn thiện
bên cạnh siêu dự án đã buộc tái định cư 30 vạn người ở trên, chính phủ Trung Quốc công bố hàng chục dự án hạ tầng nước tích-hợp hơn; mục tiêu là một mạng lưới nước quốc gia
từ năm 2008 đến 2019 chi tiêu Trung Quốc vào hạ tầng nước đã tăng gấp 7 lần
tháng 3 năm 2024 bộ trưởng nguồn nước Lý Quốc Anh công bố chính phủ đã chi 166 tỷ đôla năm 2023 cho hạ tầng nước, tăng 10% so với năm 2022
năm 2023 chính phủ liên bang Mỹ chi ước tính 4 tỷ đôla cho hạ tầng nước, trong tổng số 45 tỷ đôla chi tiêu cơ sở hạ tầng liên bang; chưa kể 82 tỷ đôla chuyển cho các chính quyền tiểu bang tự ưu tiên, có thể có nước; và có những pháp chế mới cho những dự án nước
40% chi tiêu chính phủ Trung Quốc cho các dự án nước là dành cho siêu dự án chuyển nước Nam-Bắc; 50% chi cho khống chế lũ lụt và mở rộng hồ lưu trữ nước
có những dự án mục đích kép; ví dụ thuỷ điện tích năng
năm 2014 hoàn thiện giai đoạn thứ nhất dự án chuyển nước Nam-Bắc và đi vào hoạt động đã giúp đa dạng hoá nguồn nước Bắc Kinh và giảm bớt phụ thuộc vào nước ngầm
năm 2018 gần 20% nhu cầu nước Bắc Kinh lấy từ miền nam, tuy đâu đó 30% nguồn nước Bắc Kinh vẫn là nước ngầm

Nhu cầu nước
Mỹ đầu tư dưới-mức vào hạ tầng nước, dẫn đến những thảm hoạ nước ngọt
có một thứ ít được đề cập: những chiến lược để cắt giảm đường cong nhu cầu nước ở những đô thị lớn - ví dụ Singapore và Úc cho thấy tầm quan trọng của việc tác động đến khía cạnh nhu cầu là không kém việc tác động đến khía cạnh nguồn cung; tức là sẽ cần những chính sách để đưa chi phí nước tăng cao, chuyển sang khách tiêu thụ nước; và những dự án tái chế nước, hoặc kể cả thị trường mua-bán-phát-thải nước
giảm nhu cầu nước bởi người tiêu dùng, công nghiệp và nông nghiệp sẽ mang lại nhiều lợi ích dài hạn hơn là chỉ bổ sung đập nước bê tông và kênh đào, những biện pháp sẽ gây ra vấn đề môi trường