Trong khi các cường quốc công nghệ đang cạnh tranh khốc liệt ở các tiến trình chip siêu nhỏ dưới 6nm, việc Tập đoàn Viettel công bố kế hoạch sản xuất chip 32nm vào năm 2027 đã đặt ra nhiều thắc mắc.
Câu trả lời nằm ở "cơn khát" của thị trường toàn cầu đối với dòng chip trưởng thành và thực trạng nền công nghiệp bán dẫn tại Việt Nam.
Từ "bản vẽ" vi mạch đến nhà máy chế tạo đầu tiên
Việt Nam vừa đánh dấu một cột mốc quan trọng trong bản đồ công nghệ quốc gia khi Viettel khởi động dự án nhà máy chế tạo wafer - tấm silicon dùng làm nền để in hàng nghìn vi mạch điện tử lên trên, đầu tiên tại Khu công nghệ cao Hòa Lạc (Hà Nội).
Dự án này do Bộ Quốc phòng phát triển, nằm trong chiến lược rộng lớn nhằm thiết lập một hệ sinh thái bán dẫn tự chủ vào năm 2050.
Một tấm wafer bán dẫn được trưng bày tại sự kiện của Viettel. (Ảnh: Tuấn Anh/ZNews)
Để hiểu về dự án này, cần nhìn vào bối cảnh hiện tại. Theo các dữ liệu ngành, Việt Nam hiện chủ yếu tập trung vào khâu thiết kế chip và sản xuất phụ trợ gồm đóng gói và kiểm thử, tức công đoạn cuối cùng: bọc vỏ bảo vệ cho chip và kiểm tra lỗi trước khi lắp vào thiết bị điện tử.
Hiện Việt Nam đang có khoảng 40 công ty thiết kế chip, 5 nhà máy đóng gói hoặc kiểm thử có vốn đầu tư nước ngoài và khoảng 9 công ty sản xuất thiết bị bán dẫn.
Tuy nhiên, khâu quan trọng nhất và khó khăn nhất là chế tạo wafer hay còn gọi là Front-end (quá trình in, khắc các mạch điện phức tạp lên tấm silicon) vẫn là một khoảng trống lớn do chi phí đầu tư cực kỳ đắt đỏ (ước tính từ 10 đến 50 tỷ USD cho một nhà máy) và độ phức tạp về kỹ thuật.
Với dự án này, Viettel đặt mục tiêu thí điểm sản xuất chip 32nm (nanomet - đơn vị đo kích thước các bóng bán dẫn trên chip, nhỏ bằng một phần tỷ của mét) vào cuối năm 2027, sau đó tối ưu hóa quy trình và mở rộng sang các công nghệ tiên tiến hơn trong giai đoạn 2028 - 2030.
Tại sao lại là công nghệ 32nm?
Đối với phần lớn người tiêu dùng, con số "nm" càng nhỏ thường được hiểu là càng hiện đại vì bóng bán dẫn càng nhỏ thì chip càng chứa được nhiều mạch điện, xử lý càng nhanh và tốn ít điện hơn. Hiện nay, các dòng chip tiên tiến nhất thế giới đã đạt đến kích thước 3nm, 5nm và TSMC thậm chí đang lên kế hoạch cho 1nm. Vậy chip 32nm là gì và nó đứng ở đâu?
Theo định nghĩa kỹ thuật từ OECD và Intel, 32nm thuộc dải công nghệ "mature nodes" hay còn gọi là nút công nghệ trưởng thành/công nghệ chín muồi - tức là công nghệ đã ra đời lâu, hoạt động ổn định và đáng tin cậy.
Cụ thể, nó nằm trong phân khúc từ 22nm đến dưới 45nm. Đây là thế hệ công nghệ từng là bước đột phá lớn của Intel vào năm 2009, sử dụng bóng bán dẫn cổng kim loại high-k thế hệ thứ hai - một loại vật liệu đặc biệt giúp ngăn dòng điện bị rò rỉ ra ngoài, giúp chip chạy mát hơn và tiết kiệm pin hơn so với công nghệ cũ.
Nếu như các chip dưới 6nm (như 3nm, 5nm) là "bộ não" siêu việt dành cho trí tuệ nhân tạo (AI), siêu máy tính, điện thoại thông minh cao cấp và các ứng dụng quân sự tiên tiến, thì chip ở dải 32nm lại đóng vai trò là "hệ thần kinh" vận hành nền kinh tế thực tế.
Việc lựa chọn khởi đầu với 32nm thay vì chạy đua ngay lập tức với các tiến trình nhỏ hơn xuất phát từ những phân tích thực tế về nhu cầu thị trường và năng lực sản xuất.
Thứ nhất, có một nghịch lý là trong khi thế giới dồn sự chú ý vào chip AI, thì các thiết bị thiết yếu hàng ngày lại đang "khát" chip trưởng thành. Các chip trong khoảng 22nm - 45nm (bao gồm cả 32nm) được sử dụng rộng rãi trong vi điều khiển (chip đơn giản dùng để điều khiển hoạt động của thiết bị), thiết bị viễn thông, điện toán, ô tô, bộ nhớ và thiết bị đám mây.
Theo các báo cáo công nghệ, nếu bỏ qua các chip đo lường từ 28-75nm, thế giới sẽ bỏ lỡ cơ hội sản xuất trị giá hàng tỷ USD doanh thu trong 5 năm tới. Ước tính đến năm 2027, các nút trưởng thành này sẽ chiếm khoảng 24% tổng nhu cầu chip chưa được đáp ứng trên toàn cầu. Viettel đang nhắm vào chính phân khúc "bánh mì và bơ" này của ngành công nghiệp.
Thứ hai, nhà máy của Viettel không chỉ phục vụ mục đích thương mại mà còn mang ý nghĩa an ninh quốc phòng. Chip 32nm và các dòng lân cận là thành phần cốt lõi trong các sản phẩm dưới đây.
Viễn thông và Hàng không vũ trụ: Đảm bảo sự tự chủ về thiết bị hạ tầng mạng và công nghiệp quốc phòng.
Công nghiệp ô tô: Xe hơi hiện đại cần hàng nghìn chip bán dẫn, phần lớn trong số đó không cần tiến trình 2nm siêu đắt đỏ mà cần độ bền bỉ, chịu nhiệt tốt và chi phí hợp lý của công nghệ 32nm.
Internet vạn vật (IoT): Các thiết bị từ máy giặt, lò vi sóng, tủ lạnh đến bóng đèn LED thông minh đều vận hành dựa trên công nghệ này.
Rào cản đầu tư và lợi thế của người đi sau
Đầu tư vào sản xuất chip cao cấp (dưới 7nm) đòi hỏi vốn khổng lồ, máy móc in thạch bản cực tím hay còn gọi là EUV - công nghệ dùng tia sáng cực tím bước sóng siêu ngắn để khắc mạch, giá mỗi máy lên tới hàng trăm triệu USD và nhân lực trình độ cực cao.
Ngược lại, sản xuất chip ở nút 32nm có chi phí sản xuất trên mỗi đơn vị thấp hơn, quy trình mở rộng công suất dễ dàng hơn. Đặc biệt, công nghệ này sử dụng hệ thống in thạch bản ArFi (in quang khắc nhúng sử dụng tia laser, công nghệ tiêu chuẩn phổ biến và rẻ hơn EUV) dễ tiếp cận hơn.
Việc bắt đầu với 32nm cho phép Viettel tận dụng nguồn thiết bị có thể được tân trang (refurbished) hoặc nâng cấp (mua lại máy móc cũ từ các nhà máy nước ngoài và nâng cấp lại), giúp tối ưu hóa chi phí đầu tư ban đầu trong bối cảnh xây dựng nhà máy tốn kém hàng tỷ USD.
Dù cơ hội là rất lớn, thách thức đặt ra cho Viettel - Việt Nam không hề nhỏ. Để vận hành nhà máy vào năm 2027, Việt Nam cần giải quyết bài toán nhân sự. Mục tiêu đặt ra là có khoảng 50.000 kỹ sư chip và lao động chuyên môn vào năm 2030. Hiện tại, các chính sách hỗ trợ đào tạo và hoàn trả chi phí đào tạo đang được xem xét để tăng tốc độ phát triển lực lượng này.
Về chuỗi cung ứng, các chuyên gia khuyến nghị Viettel cần sớm xác định các nhà cung cấp công nghệ (licensor - đơn vị bán bản quyền thiết kế và quy trình sản xuất) cho dây chuyền 32nm, đồng thời lên kế hoạch nguồn vốn hàng tỷ USD và lộ trình lắp đặt thiết bị chặt chẽ.
Việc hợp tác với các đơn vị tích hợp hệ thống (integrators - các công ty kỹ thuật chuyên lắp đặt và kết nối dây chuyền máy móc) để đóng gói các thiết bị đã qua sử dụng hoặc nâng cấp cũng là một hướng đi khả thi để đẩy nhanh tiến độ thí điểm.
Khi bước vào thị trường này, Viettel sẽ phải cạnh tranh với các đối thủ lớn. Trung Quốc, Đài Loan (Trung Quốc), Nhật Bản và Mỹ đang là 5 nền kinh tế nắm giữ công suất sản xuất wafer lớn nhất.
Trong đó, Trung Quốc cũng đang đẩy mạnh sản xuất các dòng chip trưởng thành (mature nodes) để tránh các lệnh trừng phạt về công nghệ cao của Mỹ và đáp ứng nhu cầu nội địa khổng lồ. Tuy nhiên, xu hướng đa dạng hóa chuỗi cung ứng toàn cầu đang mở ra cơ hội cho Việt Nam trở thành một mắt xích mới, an toàn và đáng tin cậy.
Có thể nói, quyết định sản xuất chip 32nm của Viettel không phải là một bước đi “lỗi thời” trong kỷ nguyên 1nm, mà là một sự lựa chọn thực tế và mang tính chiến lược. Bằng cách tập trung vào phân khúc có nhu cầu thực tế cao, ứng dụng rộng rãi trong cả dân dụng (ô tô, IoT, viễn thông) lẫn quốc phòng, Việt Nam đang đặt những viên gạch đầu tiên vững chắc cho nền công nghiệp bán dẫn tự chủ.
