Giai đoạn thiết kế chip

Tiến sĩ ngành thiết kế bán dẫn Lê Huy Bình, hiện đang làm việc tại công ty Monolithic Power Systems (MPS) có trụ sở tại Anh cho biết, việc phát triển lĩnh vực thiết kế vi mạch bán dẫn tại Việt Nam đòi hỏi một sự đầu tư và cơ cấu hệ thống rộng lớn.

Thứ nhất, do sự phức tạp trong quá trình sản xuất chip. Bởi để tạo ra một sản phẩm chip hoàn chỉnh gồm nhiều quy trình công nghệ phức tạp. Trung bình mất từ 6 đến 12 tháng. Tùy vào độ phức tạp, để đội ngũ kỹ sư thiết kế một chip với hàng nghìn bước khác nhau. Sau đó, cần 2 tháng để đúc chip dựa trên bản vẽ thiết kế và 1 tháng cho đóng gói và kiểm tra chỉ tiêu kỹ thuật. Mỗi giai đoạn đều đòi hỏi mức độ khó khăn riêng.

Thứ hai, yêu cầu chi phí và đầu tư lớn. Xây dựng một nhà máy sản xuất chip đòi hỏi hàng chục tỷ USD cùng với công nghệ hiện đại và độ chính xác của sản phẩm cũng phải đạt mức cao. Phần mềm thiết kế chip có giá hàng triệu USD tiền bản quyền hàng năm (tùy vào số lượng người dùng). Đầu tư vào phòng thí nghiệm (lab) để thử nghiệm chip có thể tốn hàng chục triệu đến hàng trăm triệu USD.

Với nguồn tài chính lớn, nên việc xây dựng một nhà máy sản xuất chip tại Việt Nam để đảm bảo dự án có đầu vào mà chưa chắc chắn đầu ra tiêu thụ như thế nào không phải là một quyết định sáng suốt. Cần xem xét mức độ cạnh tranh trong ngành và khả năng cung ứng để đảm bảo rằng Việt Nam có thể cạnh tranh và tạo ra giá trị thực sự từ việc sản xuất chip.

Tuy nhiên, theo Tiến sĩ Lê Huy Bình, Việt Nam có tiềm năng tham gia vào giai đoạn thiết kế chip, mà chiếm từ 70-80% giá trị tổng của sản phẩm. Cụ thể, với một con chip giá trị 1 USD, thì chi phí thiết kế chip mất khoảng 70-80 cent, chính vì thế, Việt Nam nên đầu tư vào giai đoạn thiết kế.

Tương tự, chuyên gia về chip/semiconductor tại Silicon Valley (Mỹ) Song Anh cho rằng, vì đặc thù của ngành là phải đầu tư lớn, Việt Nam chỉ nên tập trung đầu tư sâu cho trung tâm trọng điểm làm bán dẫn chứ không nên dàn trải ra nhiều cơ sở. Việt Nam nên học theo các mô hình của Nhật Bản, Đài Loan hoặc Hàn Quốc vì họ có những bước phát triển tương tự từ những năm 60, 70, 80 của thế kỷ trước.

Toàn cảnh khu công nghệ cao TP.HCM. Ảnh: Tạp chí Thanh niên Việt

Công nghệ xưởng cực tiểu (minimal fab)

GS Đặng Lương Mô cho rằng, mặc dù Việt Nam là nước có dân số lớn với nhu cầu không nhỏ về chip vi mạch, nhất là trên các sản phẩm dân dụng, nhưng nguồn cung hiện tại hầu như đã ổn định, vì thế cần thận trọng khi đặt vấn đề xây dựng nhà máy sản xuất lớn (Mega Fab). Ta chỉ nên làm điều đó khi đã giải quyết được vấn đề thị trường cho sản phẩm đầu ra.

Ngày nay, để nắm bắt công nghệ chế tạo chip, người ta không nhất thiết phải xây dựng nhà máy. Ví dụ Apple hay Qualcomm đều không tự sản xuất chip của mình, mà thuê TSMC thực hiện. Giáo sư Mô gợi ý, Việt Nam nên lưu ý một hướng đi mới đang được nhiều đối tác và liên minh bán dẫn tại Nhật Bản theo đuổi, đó là công nghệ Xưởng cực tiểu (minimal fab) – hứa hẹn mang lại năng lực sản xuất mà không cần xây dựng nhà máy hàng tỷ USD, cho phép các cơ sở nghiên cứu, trường đại học, công ty vừa và nhỏ… hay thậm chí cá nhân cũng có thể tham gia cuộc chơi bán dẫn. Vì quy mô nhỏ nên Xưởng cực tiểu chỉ có năng lực hạn chế, cả về số lượng sản xuất và về mức độ tiên tiến của công nghệ chế tạo.

Theo GS Đặng Lương Mô, Việt Nam không nên chỉ làm lại những gì thế giới đã có mà phải đi vào chiều sâu, nghiên cứu để đột phá, sáng tạo cái mới. Việt Nam nên đi theo từng giai đoạn, từ khởi phát, qua chuyển tiếp, để sau cùng đạt tới tự mình đứng vững.

Cung ứng đất hiếm

Tiến sỹ công nghệ vật liệu bán dẫn tại Nhật Bản Huỳnh Tấn Minh Triết cho biết, hiện nay, chất bán dẫn nguyên liệu để sản xuất ra con chip đang thiếu hụt trầm trọng. Đất hiếm là một loại khoáng sản đặc biệt, là một trong những nguyên liệu chiến lược để sản xuất chất bán dẫn... Với trữ lượng đất hiếm dồi dào, Việt Nam hoàn toàn có thể sử dụng lợi thế này trong thu hút vốn đầu tư nước ngoài vào ngành công nghiệp bán dẫn. Trở thành là thị trường có thể cung ứng đất hiếm top đầu thế giới.

Không chỉ dừng lại ở thị trường cung ứng đất hiếm, Việt Nam có thể tham gia trong chuỗi cung ứng các linh kiện bán dẫn trong tình hình khủng hoảng linh kiện bán dẫn hiện tại. Mặc dù còn nhiều khó khăn trước mắt, để có thể hiện thực hóa cần có sự kết hợp của nhiều ngành nghề, ban ngành và đoàn thể trong và ngoài nước cùng chung tay góp sức xây dựng và phát triển ngành công nghệ bán dẫn.

Thứ nhất, cần phát triển ngành công nghiệp khai thác, chế biến và sử dụng khoáng sản đất hiếm, đi từ nguyên vật liệu thô cho đến nguyên vật liệu tinh chế.

Mỏ đất hiếm Đông Pao được kiểm tra hiện trạng vào tháng 5/2023. Ảnh: Cổng TTĐT huyện Tam Đường

Thứ hai, cần kết hợp với các viện nghiên cứu từ trường học cho đến doanh nghiệp tư nhân trong và ngoài nước để nghiên cứu và phát triển các vật liệu bán dẫn mới đáp ứng cho nhu cầu điện tử hiện tại và trong tương lai xa hơn.

Theo TS Triết, nhiều thập kỷ qua, Si (silicon) luôn là vật liệu thống trị trong ngành công nghiệp bán dẫn. Trong xu thế các linh kiện điện tử càng ngày càng nhỏ, càng nhiều tính năng hơn, vật liệu Si dần không đáp ứng được các nhu cầu của trang thiết bị điện tử hiện tại. Việc tìm ra 1 vật liệu mới thay thế Si luôn là vấn đề đau đầu trong ngành công nghiệp bán dẫn. Silicon Carbide (SiC) và Gallium Nitride (GaN) là 2 vật liệu tiềm năng cần đầu tư và phát triển trong thời gian gần đây. SiC với khả năng chịu tải cao, chịu nhiệt cao, giá thành thấp, nên được ứng dụng nhiều trong ngành năng lượng mặt trời, xe điện… Vật liệu GaN với tính năng dễ gia công tinh vi, đáp ứng vượt trội cho các thế hệ vi chip nhỏ, xử lý nhanh và đa tính năng trong tương lai. Hiện tại, SiC thì Việt Nam mình có thể tổng hợp được.

"Đất hiếm giống là chất phụ gia để tăng các đặc tính điện của vật liệu. Giống như nồi canh muốn ngon phải có nước mắm. SiC hay GaN như là nguyên liệu cơ bản như thịt, nước, rau. Còn đất hiếm giống như là muối đường, gia vị. Nhưng trong tình hình nhu cầu tăng cao về chất lượng. Ai nắm được chìa khoá và nguồn gia vị đó sẽ có lợi thế rất lớn. Nên tới nay, mọi người vẫn đầu tư về công thức pha trộn đất hiếm - ngành thiết kế vật liệu bán dẫn", TS Minh Triết chia sẻ.

Nhóm Việt kiều thầm lặng xây dựng 23 cây cầu cho tỉnh An Giang

Những người "gieo mầm" tiếng Việt nơi phương xa