Bước chuyển mình của Việt Nam vào lõi công nghệ thế giới

(Dân trí) - Trong kỷ nguyên số, nếu dữ liệu được coi là "dầu mỏ" mới thì chip bán dẫn chính là những "cỗ máy luyện kim" tinh vi nhất, có sức mạnh vận hành cả thế giới.

Từ chiếc bàn chải điện, tủ lạnh, tivi cho đến những hệ thống vũ khí tối tân hay trí tuệ nhân tạo (AI) siêu cấp, tất cả đều phụ thuộc vào những mảnh silicon nhỏ bé chỉ bằng móng tay.

Tuy nhiên, đằng sau sự hiện diện phổ biến đó là một quy trình sản xuất được xếp vào hàng khó nhất, tốn kém nhất và đòi hỏi những tiêu chuẩn khắt khe nhất mà nhân loại từng thiết lập.

Việc Việt Nam chính thức bước chân vào công đoạn chế tạo chip với nhà máy của Viettel không chỉ là một dự án công nghiệp đơn thuần, mà còn là lời khẳng định về khát vọng làm chủ lõi công nghệ của quốc gia.

Hành trình ba tháng cho một mẩu silicon

Để hiểu tại sao thế giới đang rơi vào một "cuộc đua" chip đầy cạnh tranh, trước hết chúng ta cần nhìn vào độ phức tạp của việc tạo ra chúng.

Một con chip máy tính không phải là một khối vật liệu đơn giản mà là một cấu trúc siêu phức tạp với hàng chục lớp màng mỏng chồng lên nhau.

Tại nhà máy GlobalFoundries ở Malta, New York (Mỹ), quy trình sản xuất một tấm wafer (đĩa silicon) mất trung bình khoảng ba tháng.

Ông Christopher Belfi, quản lý bộ phận cấp cao tại GlobalFoundries, đã so sánh quy trình này với việc làm một chiếc bánh. Tuy nhiên, đây là một "chiếc bánh" có từ 60 đến 75 lớp và mỗi lớp đòi hỏi sự chính xác đến cấp độ nguyên tử.

Chip bán dẫn do Việt Nam làm chủ (Ảnh: CTV).

Tổng cộng, một tấm wafer phải trải qua từ 700 đến 1.000 bước công nghệ khác nhau trước khi hoàn thiện. Trong suốt hành trình đó, các tấm silicon di chuyển không nghỉ trên hệ thống đường ray tự động trên trần nhà máy, đi qua những cỗ máy có giá trị tương đương cả một gia tài.

Theo dữ liệu từ Supplyframe, công đoạn chế tạo wafer thường chiếm từ 14 đến 20 tuần, sau đó còn cần thêm khoảng 6 tuần cho các công đoạn lắp ráp, kiểm tra và đóng gói (ATP).

Sự tinh vi này khiến việc mở rộng sản xuất không thể diễn ra trong một sớm một chiều. CEO Steve Flagg của Supplyframe bày tỏ, ngành bán dẫn có chi phí cực cao, độ phức tạp lớn và các mốc thời gian kéo dài khiến nguồn cung không dễ dàng đáp ứng nhanh chóng những biến động của nhu cầu thị trường.

Những tiêu chuẩn "trên trời" phía sau phòng sạch

Một nhà máy sản xuất chip không giống với bất kỳ cơ sở công nghiệp nào khác. Đó là nơi mọi sai số đều phải bị đẩy về bằng không.

Tại các phòng sạch, nhân viên phải mặc những "bộ đồ thỏ" kín mít để ngăn chặn dù chỉ một hạt bụi hay một sợi tóc rơi ra, vì chúng có thể phá hỏng toàn bộ quy trình khắc mạch.

Christopher Belfi chia sẻ rằng trong môi trường đó, đồng nghiệp nhận ra nhau không phải qua khuôn mặt mà qua dáng đi.

“Phòng sạch” được định nghĩa là không gian trong đó, mỗi mét khối không khí chỉ được phép tồn tại tối đa 35 hạt bụi, mức độ sạch cao gấp 10.000 lần so với tiêu chuẩn của phòng mổ bệnh viện. Những không gian như vậy được xếp vào phòng sạch cấp độ Class 1.

Phòng sạch, Trung tâm Nano và Năng lượng, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, nơi đào tạo và nghiên cứu về bán dẫn (Ảnh: Giang Huy).

Nguồn nước sử dụng trong nhà máy phải đạt chuẩn siêu tinh khiết, có độ sạch cao gấp 2.000 lần so với nước uống thông thường. Ngay cả những rung động nhỏ đến mức con người không thể cảm nhận cũng được kiểm soát nghiêm ngặt, ở ngưỡng chỉ 12,5 phần triệu mét mỗi giây.

Đáng chú ý, năng lượng cần để vận hành một nhà máy chip là con số khổng lồ. Lượng điện tiêu thụ có thể tương đương với khoảng 50.000 hộ gia đình, và chỉ cần vài giây sụt áp cũng đủ gây thiệt hại lên tới hàng triệu USD do làm hỏng các lô sản phẩm đang trong quá trình xử lý.

Chính những yêu cầu khắt khe này cho thấy, việc duy trì hiệu suất ổn định và tối ưu hóa quy trình vận hành không chỉ là bài toán kỹ thuật, mà còn là thách thức sống còn đối với bất kỳ nhà sản xuất chip nào.

Bài toán kinh tế 

Sản xuất chip không chỉ là câu chuyện kỹ thuật mà còn là cuộc đua tiền tệ và vị thế quốc gia.

Một máy quang khắc cực tím (EUV) hiện đại có giá lên tới khoảng 400 triệu USD. Khi tổng mức đầu tư cho mỗi nhà máy chip có thể lên đến hàng tỷ, thậm chí hàng chục tỷ USD, việc năng lực sản xuất toàn cầu tập trung chủ yếu tại châu Á là điều dễ hiểu. Trong đó, Đài Loan (Trung Quốc) đang giữ vị thế áp đảo, nắm hơn 90% thị phần các dòng chip công nghệ cao nhất thế giới.

Tuy nhiên, cán cân đang dần thay đổi khi các cường quốc nhận ra sự ảnh hưởng của việc phụ thuộc quá lớn vào một khu vực. Mỹ đã dành ra 52 tỷ đô la thông qua Đạo luật CHIPS để hy vọng kéo năng lực sản xuất trở lại nội địa.

Chip bán dẫn do Tập đoàn Viettel nghiên cứu và phát triển (Ảnh: CTV).

Dự báo của McKinsey và Supplyframe cho thấy doanh thu ngành bán dẫn toàn cầu sẽ đạt mốc 1.000 tỷ USD vào năm 2030. Để đạt được con số đó, các công ty dự kiến sẽ đầu tư khoảng 1.000 tỷ USD vào các nhà máy mới từ nay đến năm 2030.

Cuộc đua này không dành cho những người thiếu kiên nhẫn hay nguồn vốn mỏng.

Việt Nam và giấc mơ tự chủ từ "trái tim" công nghệ

Trong bối cảnh đó, việc Viettel khởi công nhà máy chế tạo chip tại Hòa Lạc mang ý nghĩa lịch sử.

Đây là lần đầu tiên Việt Nam chính thức bước chân vào công đoạn "front-end" - giai đoạn khó nhất và mang lại giá trị gia tăng cao nhất trong chuỗi giá trị bán dẫn.

Công đoạn front end trong sản xuất chip là giai đoạn đầu của dây chuyền, tập trung hình thành logic và chức năng của vi mạch. Ở bước này, các cấu trúc cơ bản như transistor, điện trở và tụ điện được tạo trên tấm silicon wafer thông qua các kỹ thuật quang khắc, khắc và lắng đọng, qua đó quyết định chip sẽ thực hiện những chức năng gì.

Giai đoạn front end bao gồm RTL (Register Transfer Level- thiết kế logic) và quá trình tổng hợp để chuyển thành mô tả cổng logic. Sau khi hoàn tất, thiết kế mới được chuyển sang công đoạn back- end, nơi bố cục vật lý và hệ thống kết nối của vi mạch được triển khai.

Trước đây, sự hiện diện của Việt Nam chủ yếu nằm ở khâu thiết kế hoặc đóng gói, kiểm thử.

Việc tiến tới làm chủ quy trình 1.000 bước để biến một tấm silicon trắng thành chip bán dẫn là một thử thách ở giới hạn cao nhất của trình độ khoa học và kỷ luật công nghiệp.

Theo nhận định của các chuyên gia, sản xuất chip không chỉ cần máy móc hay vốn, mà cần một hệ sinh thái về nhân lực và giáo dục khoa học công nghệ (STEM) trình độ cao.

Nhà phân tích Christopher Belfi từ GlobalFoundries thừa nhận rằng, tìm kiếm nhân sự giỏi là một trong những khó khăn thực sự, vì chương trình giảng dạy về sản xuất bán dẫn tại các trường đại học vẫn còn hạn chế.

Việt Nam đang từng bước tự chủ công nghệ chip bán dẫn (Ảnh: CTV).

Các nhà phân tích nhận định, tại Việt Nam, sự xuất hiện của nhà máy Viettel được kỳ vọng sẽ trở thành “thỏi nam châm” thu hút nhân tài, đồng thời thúc đẩy các chương trình đào tạo chuyên sâu trong lĩnh vực bán dẫn.

Mặc dù chúng ta vẫn còn khoảng cách so với những tập đoàn hàng đầu như TSMC hay Samsung về chi phí và độ tinh vi, nhưng việc có một nhà máy nội địa là bước đi nền tảng để đảm bảo an ninh kinh tế trong dài hạn.

Sản xuất chip bán dẫn là một cuộc chạy marathon không có điểm dừng, nơi công nghệ thay đổi tính bằng tháng và chi phí tính bằng tỷ đô.

Đối với Việt Nam, nhà máy chip của Viettel dự kiến đi vào hoạt động từ năm 2027 là một dự án công nghiệp công nghệ cao, đánh dấu bước tham gia ban đầu vào lĩnh vực sản xuất bán dẫn.

Video mô tả quy trình sản xuất chip bán dẫn (Nguồn: Viettel).

Bán dẫn được xem là lĩnh vực có vai trò ngày càng quan trọng đối với nền kinh tế số, song cũng là ngành đòi hỏi tiêu chuẩn rất cao và mức đầu tư lớn. Việc tham gia ngành này đặt ra yêu cầu về tính bền vững, khả năng cạnh tranh và hiệu quả thực tế.

Dẫu con đường phía trước còn nhiều thách thức, từ việc tối ưu hóa quy trình đến cạnh tranh trong chuỗi cung ứng toàn cầu, nhưng bắt đầu từ những bước chân đầu tiên trong phòng sạch Class 1 tại Hòa Lạc, Việt Nam đang tự tin viết tên mình lên bản đồ công nghệ cao trên thế giới.

Nguồn: https://dantri.com.vn/cong-nghe/buoc-chuyen-minh-cua-viet-nam-vao-loi-cong-nghe-the-gioi-20260119192203550.htm