16 năm trước, con chip đầu tiên của Việt Nam đã ra đời, trước cả khi dự án tại TP HCM của tập đoàn bán dẫn hàng đầu thế giới Intel còn chưa thành hình.

“Việt Nam đã công bố con chip đầu tiên của mình, đánh dấu sự gia nhập vào thị trường vi mạch”, EETimes, tạp chí lâu đời của Mỹ chuyên về điện tử, bình luận trong một bài báo năm 2008.

Chip vi xử lý là sản phẩm của một nhóm giảng viên cùng các kỹ sư trẻ tại Trung tâm Nghiên cứu và Đào tạo thiết kế vi mạch (ICDREC) thuộc Đại học Quốc gia TP HCM, ra mắt ngày 16/1/2008. Sự kiện này trở thành một trong 10 dấu ấn khoa học công nghệ quốc gia năm đó.

Sáu năm kể từ nghiên cứu ban đầu, ICDREC đưa ra phiên bản chip thương mại đầu tiên. Nhưng sau đó, chip Việt dần biến mất trên thị trường vì thiếu khách hàng và những chiến lược quy mô vạch ra trước đó không thành hiện thực.

Sau nhiều năm bị lãng quên kể từ lần đầu nuôi giấc mơ tự chủ trong ngành bán dẫn - sản phẩm do người Việt sáng tạo, làm chủ công nghệ chứ không chỉ lắp ráp - một lần nữa trở thành mục tiêu quốc gia với niềm hy vọng mới. Nhà hoạch định chính sách muốn đất nước có chỗ đứng trong bản đồ vi mạch bán dẫn toàn cầu - sân chơi riêng của các nước có thu nhập bình quân trên 11.000 USD mỗi năm, gấp gần ba lần Việt Nam.

Quy trình làm chip và sự tham gia của doanh nghiệp Việt

Người mở đường

Đầu những năm 2000, cùng với việc thiết lập khu công nghệ cao đầu tiên trên cả nước, TP HCM nhìn thấy cơ hội từ ngành vi mạch bán dẫn - sản phẩm được ví như "bộ não" của mọi thiết bị điện tử.

PGS.TS Phan Thanh Bình, nguyên Giám đốc Đại học Quốc gia TP HCM giai đoạn 2007-2016, cho biết: "Con chip là sản phẩm cuối cùng của công nghiệp này. Muốn phát triển lâu dài thì phải đầu tư nghiên cứu cả vật liệu, thiết kế và sản xuất".

Ngay từ năm 2004, cơ sở đào tạo nhân lực lớn nhất phía Nam đã thành lập Phòng thí nghiệm, nay là Viện Công nghệ Nano. Với sự tư vấn của đối tác Pháp, nơi này được đầu tư hệ thống phòng sạch đủ khả năng chế tạo linh kiện bán dẫn ở quy mô nghiên cứu và giảng dạy. Một năm sau, ICDREC ra đời, tập trung vào thiết kế - công đoạn đầu tiên trong quy trình bốn bước sản xuất chip. Riêng về vật liệu bán dẫn, Đại học Quốc gia TP HCM chưa có đủ chuyên gia để thành lập một đơn vị nghiên cứu chuyên sâu vào giai đoạn đó, theo ông Bình.

Hai năm sau khi trình làng chip 8-bit (số đơn vị thông tin có thể xử lý tương ứng tại một thời điểm), ICDREC tiếp tục công bố thiết kế thành công chip 32-bit. Lúc đó, kết quả này được xem là bước nhảy vọt khi các dòng chip phổ biến trên thế giới đều là 32-bit và 64-bit.

Đến năm 2014, trung tâm chọn dòng chip xử lý 8-bit để thương mại hoá. Lô sản phẩm gồm 150.000 chip được đặt chế tạo tại Đài Loan, có khả năng ứng dụng cho nhiều thiết bị như điện kế điện tử, giám sát hành trình xe, hệ thống xử lý cặn trong nước.

Chip thương mại đầu tiên của Việt Nam do ICDREC thiết kế

Số chip này chỉ mất vài giờ để sản xuất, nhưng là bước khởi đầu đầy tiềm năng cho tham vọng tự chủ công nghệ bán dẫn. Khi đó, Giám đốc ICDREC Ngô Đức Hoàng cho biết chip 8-bit không mới, nhưng vẫn được ứng dụng rộng rãi trên các sản phẩm điện tử đơn giản. Thị trường dùng loại chip này tại Việt Nam có quy mô tỷ USD.

Thế nhưng, đó là lô chip thương mại đầu tiên, cũng là cuối cùng của trung tâm này.

“Tự làm chủ công nghệ thiết kế chip là thành quả lớn, nhưng để một sản phẩm nghiên cứu được thị trường chấp nhận lại là câu chuyện khác”, PGS.TS Lâm Quang Vinh, Trưởng ban Khoa học Công nghệ của Đại học Quốc gia TP HCM, nhìn nhận.

Chip của ICDREC ra đời sau nên khó cạnh tranh với nhiều sản phẩm cùng loại, giá thấp hơn, đã có sẵn trên thị trường. Bên cạnh đó, dự án song hành là nhà máy sản xuất chip của Tổng công ty Công nghiệp Sài Gòn, với công suất 1,8 tỷ sản phẩm mỗi năm, cũng không được triển khai. Đồng nghĩa, những nhà khoa học tại ICDREC phải tự xoay xở bán hàng, khó càng thêm khó.

Thiếu đầu ra, đơn vị này không đủ khả năng trả lương cao cho kỹ sư như các công ty thiết kế chip nước ngoài. Nhiều nhân sự chủ chốt sau đó dần chuyển sang các doanh nghiệp FDI cùng lĩnh vực. 5 năm qua, trung tâm không còn đủ nhân lực để triển khai dự án mới.

Dù chưa thành công khi thương mại hoá, GS Đặng Lương Mô, cố vấn chuyên môn của ICDREC, đánh giá trung tâm đã hoàn thành sứ mệnh mở đường.

“Những sản phẩm thực tế chứng minh người Việt hoàn toàn đủ khả năng tạo ra con chip của riêng mình”, ông nói.

Bước nhảy

Khi những bộ vi xử lý đầu tiên của nước ngoài được sản xuất hàng loạt tại Việt Nam, FPT - doanh nghiệp công nghệ hàng đầu trong nước - cũng âm thầm chiêu mộ các kỹ sư Việt tại nước ngoài. Mục tiêu của họ là làm ra chip "make in Vietnam".

"Chuyên sản xuất phần mềm, nhưng phần cứng luôn là một trong những giấc mơ của chúng tôi", ông Trần Đăng Hoà, Chủ tịch FPT Semiconductor, khi đó là quản lý cấp cao của FPT Software, cho hay.

Nguyễn Vinh Quang là một trong những kỹ sư đầu tiên gia nhập đội ngũ làm chip của FPT theo lời mời của ông Hòa năm 2014. Gần một thập niên trong ngành bán dẫn giúp ông Quang hiểu thực tế: nếu đưa ra sản phẩm khi chưa có thương hiệu trên thị trường, xác suất cao nắm chắc thất bại.

Do đó, công ty lựa chọn bắt đầu với con đường gia công, tức thiết kế giải pháp theo đơn hàng các hãng chip thuê ngoài, song song với nghiên cứu phát triển sản phẩm riêng.

Mất 8 năm kể từ khi ấp ủ tham vọng chip, FPT chính thức chuyển từ xuất phát điểm làm thuê, tiến đến làm chủ trong ngành vi mạch.

Sau Covid-19, chuỗi cung ứng đứt gãy và căng thẳng thương mại giữa các nước lớn khiến ngành chip toàn cầu khủng hoảng nguồn cung. Thị trường "khát" chip, tập đoàn này lập tức chớp lấy thời cơ và chính thức thành lập FPT Semiconductor vào năm 2022. Ông Quang trở thành Tổng giám đốc.

Chip nguồn - vi mạch để đảm bảo ổn định nguồn điện trong thiết bị - là sản phẩm đầu tiên của công ty. "Thế giới không chỉ có các chip xử lý tiên tiến cỡ 2-3 nm. Chip nguồn không khó làm nhưng mọi sản phẩm đều cần đến nó", ông Quang nói.

Với sự bùng nổ thiết bị thông minh kết nối Internet vạn vật (IoT), nhu cầu về các loại chip khác nhau cũng ngày càng đa dạng. Nhưng nhiều khách hàng không thể đòi hỏi các thương hiệu lớn tinh chỉnh thiết kế chip nguồn theo yêu cầu riêng, vì sản phẩm có giá trị nhỏ. Đó chính là cơ hội của FPT Semiconductor.

Khi đề xuất thiết kế sản phẩm theo đúng nhu cầu của đối tác, công ty đã có ngay đơn hàng. Gần hai năm qua, doanh nghiệp cho ra lò ba dòng chip nguồn, bán được hơn 25 triệu sản phẩm.

"Chất lượng của chúng tôi có thể mới tương đương 80-90% so với các hãng lớn, nhưng vẫn đáp ứng được nhu cầu của khách hàng, đặc biệt là giá rẻ hơn một nửa", CEO FPT Semiconductor tự tin. Công ty tập trung phục vụ những đơn hàng quy mô không quá lớn cả trong và ngoài nước - phân khúc thường bị các thương hiệu chip tên tuổi bỏ qua.

Không dừng lại ở sản phẩm phổ thông, các kỹ sư Việt dần tiến đến những dòng chip phức tạp với giá trị thương mại cao.

Cuối tháng 10/2023, Viettel High Tech (VHT) công bố sản phẩm chip đầu tiên - 5G DFE - do kỹ sư của công ty làm chủ hoàn toàn thiết kế, được tích hợp công nghệ AI. Mẫu chip có năng lực xử lý 1.000 tỷ phép tính mỗi giây - "khiêm tốn" hơn các sản phẩm đời mới với khả năng tính toán gấp hàng chục lần, nhưng là con chip phức tạp nhất từ trước đến nay do người Việt tự thiết kế.

Chip được Viettel khởi động từ 5 năm trước, khi công nghệ 5G đang dần được triển khai trên thế giới. Ông Lê Thái Hà, kỹ sư trưởng của VHT, cho biết khi đó, nhiều hãng thiết bị viễn thông lớn trên thế giới như Huawei, Ericsson, Nokia, ZTE, Samsung đã tự thiết kế chip 5G, thay vì dùng sản phẩm của bên thứ ba như ở thế hệ 4G. Mục đích là tạo đột phá công nghệ và vượt lên các đối thủ. Thị trường không có chip phù hợp cho mạng thế hệ mới, buộc công ty của Việt Nam phải tự xoay xở.

“Việc tự phát triển chip là điều bắt buộc nếu muốn tự chủ và cạnh tranh ở mảng thiết bị 5G”, ông Hà nói, gọi đây là dự án tham vọng, tốn kém, nhưng không thể không làm.

Làm chủ hoàn toàn các công đoạn thiết kế là bước quan trọng để Việt Nam tham gia sâu hơn vào ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu, trong bối cảnh thế giới chưa cung cấp dòng sản phẩm chip 5G thương mại. Đây là tiền đề để Viettel tiến đến sản xuất các loại chip phục vụ nhiều lĩnh vực như AI, 6G, IoT trong tương lai.

Bộ Thông tin và Truyền thông dự báo quy mô ngành bán dẫn tại Việt Nam đến năm 2030 ước đạt 20-30 tỷ USD. Nhưng chỉ mới có hai doanh nghiệp nội là FPT và Viettel tham gia thị trường này ở công đoạn đầu tiên, trên tổng số hơn 50 công ty trong ngành. Về sản xuất, Việt Nam đã có nhà máy đóng gói và kiểm thử của một số tập đoàn lớn như Intel hay Amkor, nhưng chưa có bất kỳ cơ sở chế tạo (fab) nào.

Mô hình được các công ty Việt như Viettel High Tech, FPT Semiconductor lựa chọn là fabless, tức chỉ thiết kế sản phẩm và bán hàng, không xây nhà máy. Ví dụ, quy trình chế tạo chip của FPT được đặt hàng tại Hàn Quốc, còn đóng gói và kiểm thử ở Đài Loan.

Cần bàn tay nhà nước

“Fabless là lựa chọn phù hợp với doanh nghiệp, nhưng trên bình diện quốc gia, chúng ta vẫn cần nhà máy chế tạo nếu muốn tạo ra cú hích thật sự”, GS.TS Đặng Mậu Chiến, Chủ tịch Hội đồng Viện Công nghệ Nano, nhận định.

Các nước có vị thế trên bản đồ công nghiệp bán dẫn không chỉ dừng ở thiết kế chip, mà đều làm chủ cả ba công đoạn. Ngoài ra, việc phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà máy chế tạo chip của nước ngoài sẽ dẫn đến rủi ro bảo mật, đặc biệt với sản phẩm vi mạch dùng trong lĩnh vực an ninh quốc phòng.

Riêng ở Đông Nam Á, hai công đoạn thiết kế và đóng gói có đến 5 nước tham gia, bao gồm Việt Nam. Nhưng chỉ Singapore và Malaysia có nhà máy chế tạo, theo thống kê của hãng tư vấn Ernst & Young.

Theo đuổi mô hình fabless, nhưng lãnh đạo FPT Semiconductor cũng nhận định Việt Nam cần hệ sinh thái hoàn chỉnh nếu muốn đưa bán dẫn thành ngành công nghiệp quốc gia.

"Chúng tôi mong một ngày chip của mình sẽ được chế tạo ngay trong nước để giảm chi phí", ông Quang nói.

Đây cũng là mục tiêu dài hạn của nhà quản lý: đưa Việt Nam trở thành mắt xích quan trọng trong hệ sinh thái công nghiệp vi mạch bán dẫn với đầy đủ các hoạt động thiết kế, sản xuất, đóng gói và kiểm thử, chế tạo thiết bị vào năm 2040.

Trong đó, nhà máy chế tạo là công đoạn tốn kém nhất trong ngành bán dẫn. Vốn ban đầu ước tính lên tới hàng tỷ USD cho hệ thống phòng sạch, máy móc thiết bị.

Tuy nhiên, theo GS Chiến, đó là con số để sản xuất những dòng chip tiên tiến trong thiết bị di động, máy tính. Các loại chip đơn giản chỉ cần từ vài chục đến vài trăm triệu USD. Ông dẫn chứng 20 năm qua, Viện Công nghệ Nano được đầu tư khoảng 200 tỷ đồng (hơn 8 triệu USD), vẫn chế tạo được một số chip cơ bản với 5-6 lớp mặt nạ quang khắc - bước quan trọng trong quy trình sản xuất quyết định độ phức tạp của chip. Còn trên thị trường, nhiều dòng chip phổ thông cần 25-35 lớp.

"Nếu có máy móc, thiết bị chính xác đắt tiền, chúng ta hoàn toàn đủ sức chế tạo các chip tinh vi hơn. Quy trình cơ bản như nhau, ai nắm được các bước cốt lõi sẽ dần làm được sản phẩm phức tạp", GS Chiến nói. Ông lấy ví dụ nhiều kỹ sư sau thời gian thực hành quy trình chế tạo chip tại viện có thể dễ dàng ra nước ngoài làm việc cho các tập đoàn lớn với mức lương rất cao.

Nhưng không chỉ vốn và con người, thị trường mới là trở ngại lớn nhất nếu muốn phát triển ngành chip trong nước, theo PGS Phan Thanh Bình.

Nếu chỉ nhắm vào các loại chip phổ thông vừa sức, Việt Nam sẽ phải cạnh tranh về giá so với sản phẩm của các nước đi trước như Trung Quốc. Trường hợp của ICDREC là ví dụ điển hình.

Ông cho rằng bốn yếu tố để thành công trong ngành công nghệ cao này gồm: đại học nghiên cứu, doanh nghiệp hiểu thị trường sẵn sàng đầu tư, chuyên gia có kinh nghiệm thực tế hỗ trợ, và đặc biệt là nhà nước điều phối.

“Sản xuất chip phải là số lượng lớn, nhà máy hoạt động 24/24. Câu hỏi là ai sẽ tiêu thụ sản phẩm, chính sách có sẵn sàng hỗ trợ cho lĩnh vực mới mẻ này hay không?”, ông đặt vấn đề.

Khách hàng của ngành chip là doanh nghiệp sản xuất hàng điện tử. Trong khi đó, số doanh nghiệp Việt có chỗ đứng trong lĩnh vực này rất ít ỏi. 99% doanh số xuất khẩu sản phẩm điện tử mỗi năm thuộc khu vực có vốn đầu tư nước ngoài (FDI), theo Tổng cục Hải quan.

Thạc sĩ Nguyễn Phúc Vinh, chuyên gia vi mạch bán dẫn, đồng quan điểm lĩnh vực này cần bàn tay điều tiết của nhà nước để phát triển. Chính phủ có mục tiêu chuyển đổi số ở mọi lĩnh vực, đồng nghĩa nhu cầu thiết bị điện tử, tin học, IoT sẽ rất lớn. Nếu nhà nước đặt hàng trực tiếp hoặc tạo hàng rào kỹ thuật với yêu cầu bảo mật cao, ưu tiên hàng nội địa, đội ngũ kỹ sư Việt đủ khả năng tự chủ thiết kế, tiến đến sản xuất chip cho sản phẩm viễn thông, modem wifi, camera…

"Những thiết bị liên quan trực tiếp đến dữ liệu của người dân nên ưu tiên sử dụng chip Việt. Đó chính là cách bảo vệ an ninh quốc gia trên không gian số", ông Vinh nói.

Hai mươi năm chưa phải là quãng thời gian dài để Việt Nam có chỗ đứng trong ngành công nghệ cao đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối như chip bán dẫn. Nhưng theo ông Nguyễn Vinh Quang, đây là thời điểm hội đủ ba yếu tố thiên thời - địa lợi - nhân hòa cho tham vọng chip Việt. Để giải bài toán “khát” chip toàn cầu, nhiều nước dẫn đầu về công nghệ bán dẫn như Mỹ, Nhật muốn hỗ trợ Việt Nam gia nhập thị trường này, và đây cũng là định hướng trong tương lai của quốc gia.

“Thế hệ chúng tôi đã nuôi ước mơ chip make in Vietnam ngay từ ngày đầu vào nghề. Nhưng một vài đốm lửa ngày đó không thể làm nên chuyện. Còn bây giờ, đó là ngọn lửa của cả quốc gia”, ông Quang nói.