Ngành công nghiệp bán dẫn: Định hướng phát triển của Việt Nam?
Ước mơ về việc xây dựng một ngành công nghiệp bán dẫn, hay cụ thể là những con chip ở Việt Nam có thể trở thành hiện thực? Và nếu có thể thành hiện thực thì Việt Nam cần triển khai theo cách nào để tránh được tổn hại và rủi ro?
Câu chuyện về bán dẫn và chip đang được khuấy lên ở Việt Nam, sau chuyến công du của Tổng thống Mỹ Joe Biden đến Việt Nam, và những định hướng phát triển mới trong giai đoạn tới khi hướng đến ưu tiên các ngành công nghiệp công nghệ cao. Có lẽ, người Việt Nam càng có thêm động lực thúc đẩy để hướng về việc xây dựng nền công nghiệp sản xuất chip trong bối cảnh ở Đông Nam Á, Singapore và Malaysia đã có những nhà máy chế tạo vi mạch, thứ linh kiện cần thiết cho rất nhiều sản phẩm trong đó có điện tử tiêu dùng. Nhưng ước mơ này có khả thi với Việt Nam? Từ những quan sát chuyển động của ngành công nghiệp bán dẫn thế giới và trải nghiệm cá nhân khi thực hiện một số nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm về chip ảnh nhiệt, PGS. TS Nguyễn Trần Thuật (Trung tâm Nano và năng lượng, ĐH Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN), cho rằng dù rất nhiều thách thức và bất định thì cánh cửa bước vào ngành công nghiệp chip vẫn mở với Việt Nam. Vấn đề là Việt Nam sẽ chọn được hướng đột phá nào và kiên trì với hướng đi đó hay không.
Một cách tiếp cận ngành công nghiệp chip cho Việt Nam
Câu hỏi: Theo anh, với thực trạng của nền KH&CN Việt Nam, chúng ta có thể xây dựng được một ngành công nghiệp sản xuất chip không?
Trả lời: Sản xuất chip là một ngành công nghiệp hấp dẫn và có thị trường vô cùng rộng. Ngay ở hiện tại cũng có thể dự đoán được là nhu cầu chip của thế giới sẽ không ngừng tăng lên. Gần như chúng ta đều không thể sống thiếu chip được, bởi tất cả những thiết bị chúng ta sử dụng trong cuộc sống hằng ngày như điện thoại, máy ảnh, tủ lạnh, tivi đến thiết bị y khoa, căn cước công dân… đều cần chip. Thậm chí có những thứ chúng ta thấy đơn giản như cái mạch nguồn điện như cái sạc điện thoại chẳng hạn cũng cần đến chip nguồn (power chip).
Vào tháng 4/2023, Thủ tướng Phạm Minh Chính đã tới thăm và làm việc tại Đại học Quốc gia HN và đặt hàng xây dựng đề án một trung tâm hỗ trợ thiết kế đo kiểm vi mạch và phòng thí nghiệm chế tạo vi mạch quốc gia. Tôi cho rằng, ý tưởng về việc xây dựng ngành công nghiệp chip đã được xem xét và thảo luận giữa các nhà lãnh đạo chính phủ để hướng tới nắm bắt những cơ hội hứa hẹn mà ngành công nghiệp này có thể đem lại cho Việt Nam.
Câu hỏi: Vậy ở thời điểm này, với Việt Nam, việc xây dựng ngành công nghiệp chip có thực sự khả thi?
Trả lời: Để trả lời câu hỏi này, trước hết, chúng ta cần phải hiểu những yêu cầu nghiêm ngặt của cả một công đoạn từ phát triển vật liệu đến hoàn thiện quy trình đóng gói một sản phẩm chip đều ở mức rất cao so với nhiều ngành chế tạo khác. Ngay cả ở quy mô phòng thí nghiệm chế tạo vi mạch, quy trình vận hành đến chế tạo thử nghiệm đều phải ở các tiêu chuẩn vô cùng khắt khe, ví dụ mức độ đòi hỏi về tinh sạch của phòng thí nghiệm loại này còn vượt xa tất cả những phòng sạch đang có tại Việt Nam. Chúng ta tưởng tượng là mỗi loại vi mạch đều có hai loại transistor, transistor kênh dẫn loại N và transistor kênh dẫn loại P. Để chế tạo được hai transistor này có thể vận hành được, không bị hỏng hóc trục trặc thì môi trường tạo ra nó phải rất sạch, không bị lẫn tạp chất. Một khi đã có tạp chất rồi thì không làm sạch được, gần như hỏng luôn cả dây chuyền, không có phương án nào sửa chữa được, và chỉ có thể làm mới.
Sự phát triển của ngành công nghiệp chip cũng có nhiều điểm khác biệt so với những ngành khác, nó đòi hỏi một chiến lược kiên định và dài hơi, không thể nóng vội được. Bởi vậy, trước khi nghĩ đến thành công, tôi nghĩ mình cần sống sót được đã.
PGS. TS Nguyễn Trần Thuật
Vì bản chất nó như vậy nên đòi hỏi mình phải làm rất tỉ mỉ, chi tiết, cẩn thận, tập trung vào những bước hoàn thiện cuối cùng. Việc này giống như ta nhìn cần phải nỗ lực 99% công sức để hoàn thiện nốt 1% công việc cuối cùng. Về mặt nào đấy, có thể thấy sản xuất chip là một việc rất khó đối với Việt Nam hiện nay.
Câu hỏi: Vậy Việt Nam có nên làm?
Trả lời: Khó nhưng tại sao Việt Nam vẫn cần phải làm? Có lẽ, không chỉ là một thị trường rộng và hứa hẹn, việc chế tạo và sản xuất chip còn có một điểm lợi nữa cho Việt Nam là có thể tạo ra những sản phẩm mà nếu mình không làm thì không thể ai làm hộ mình cả.
Một số quốc gia ở Đông Nam Á như Singapore và Malaysia đều có mấy nhà máy chế tạo vi mạch trong khi Việt Nam vẫn chưa có nhà máy nào. Theo tôi, Việt Nam vẫn có thể làm được, nếu như chọn được một định hướng tốt và kiên trì. Câu chuyện này cũng đã bắt đầu xuất hiện ở Việt Nam, ví dụ FPT Semiconductor làm rồi, hy vọng dần dần họ sẽ làm tới chip tính toán như kiểu chip ARM hay chip đồ họa, chip bộ nhớ (digital). Cách làm của FPT Semiconductor cũng giống như tất cả những công ty khác liên quan đến chip ở Việt Nam là tự thiết kế rồi đi thuê chế tạo, đóng gói.
Câu hỏi: Đây có phải là cách các công ty trên thế giới hay áp dụng?
Trả lời: Nhìn vào lịch sử phát triển của các công ty sản xuất chip lớn trên thế giới, có thể chia định hướng phát triển của họ gồm ba hướng:
Mạnh nhất là Intel vừa thiết kế, chế tạo, đóng gói sản phẩm và bán ra thị trường. Loại thứ hai là fabless chỉ tập trung vào thiết kế, giống như các công ty Nvidia, Qualcomm, Broadcom… Đây đều là các công ty đi thuê thiết kế, hoặc tự thiết kế, sau đó thuê chế tạo thành các chip hay hệ thống trên chip (SoC – system on chip) rồi thuê đóng gói. Khi ấy, họ sẽ hỗ trợ hệ điều hành, hỗ trợ phần mềm, phần cứng các loại cho người mua chip. Lại thứ ba là pureplay như TSMC và UMC của Đài Loan chỉ tập trung vào sản xuất, không làm thêm bất cứ công đoạn nào khác, kể cả thiết kế.
Tất nhiên, việc định hình các hướng phát triển như thế này cũng có ảnh hưởng của lịch sử nữa. Ví dụ trước đây, cạnh tranh với Intel là AMD nhưng sau một thời gian sau thì AMD không chế tạo nữa (spin-off bộ phận sản xuất thành Global Foudries) vì nhiều lý do, nhưng cũng là vì Samsung và TSMC đã làm tốt công đoạn này rồi. Đặc điểm của ngành thiết kế và chế tạo chip là đòi hỏi quá nhiều know-how với chế tạo (tapeout) mẫu thử (prototype) nên nếu một nơi có thể làm đủ tất cả mọi công đoạn để ra được sản phẩm cuối cùng thì vừa khó và vừa đắt.
Câu hỏi: Vậy Việt Nam có thể học hỏi gì ở họ để đi theo một trong ba hướng đi này hay tự định hình một hướng đi mới?
Trả lời: Theo tôi, với một quốc gia như Việt Nam, việc nghĩ ra hướng phát triển thứ tư hoàn toàn mới là một thách thức vì trên thế giới, chưa có quốc gia nào làm được điều này. Vậy để phát triển ngành công nghiệp chip, Việt Nam có thể đi theo hướng nào? Tôi cho là có một dạng mà một số nơi áp dụng, gọi là fablite, nghĩa mình chế tạo một phần mà không chế tạo toàn bộ từ A tới Z con chip. Nếu chọn theo cách này thì mình sẽ khuôn vào một số loại chip đặc thù nhất định chứ không phải tất cả các loại chip. Đây cũng là cách làm hay bởi nếu mình cứ lao vào chế tạo những loại chip như chip logic và chip nhớ của máy tính thì gần như không có khả năng cạnh tranh.
Sở dĩ mình có thể tham gia vào chế tạo một phần một số con chip là do trên con chip sau khi được thiết kế vi mạch xong, mang đi chế tạo thì sẽ có rất nhiều lớp (layer), mỗi lớp có một dạng hình thù hình học nhất định. Các hình thù đó sẽ được tạo bằng máy chuyên biệt, ví dụ như của ASML (Hà Lan) và sau đó là bước tạo hình trên vật liệu cần. Sản xuất chip thường có khoảng hàng chục đến hàng trăm bước như thế để phù hợp với chức năng của chip analog, hoặc chip logic, hoặc chip nhớ. Tuy nhiên đối với một số loại chip đặc thù, mình có thể chế tạo vi mạch trên một wafer (phiến) ở nước ngoài, rồi về Việt Nam chế tạo tiếp các bước nữa trên phiến wafer đó – bước này ngành chế tạo chip gọi là post CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) nhằm chế tạo các loại chip (như chip ảnh, chip vi cơ điện tử, chip cảm biến …) lên trên phần vi xử lý, vi điều khiển, RAM tĩnh và các cổng logic khác.
Câu hỏi: Anh có tin rằng, nếu Việt Nam có ý định phát triển theo hướng này thì Việt Nam sẽ làm tốt?
Trả lời: Tôi nghĩ là được chứ. Thông thường quy trình chế tạo chip được chia ra làm nhiều quy trình, quy trình thứ nhất (front end of line) hết sức tinh tế về kích thước đồng thời còn liên quan đến nhiệt, quy trình thứ hai (back end of line) chế tạo những chi tiết đơn giản hơn, kích thước lớn hơn và sau đó tùy vào loại chip thì còn quy trình cuối (post CMOS). Nếu mình làm quy trình thứ ba tốt thì có thể tiến tới quy trình thứ hai. Tất nhiên trên thế giới sản xuất chip, chẳng có ai làm quy trình thứ nhất xong rồi tạo điều kiện cho làm kế tiếp ở quy trình thứ hai ở nơi khác cả. Tuy nhiên ngược lại quy trình thứ hai có thể giúp ta chế tạo được một số loại chip mà quy trình thứ nhất có thể được thay thế bằng các quy trình dạng đơn giản hơn.
Khi Việt Nam phát triển theo cách tự thiết kế cộng với đóng gói, Việt Nam có cơ hội chuyển dần từng bước lên chế tạo từng phần (fablite) để hướng tới chế tạo toàn phần (full fab). Nếu Việt Nam muốn đi đến chế tạo chip thì tôi nghĩ có thể phải đi theo con đường đấy.
Những bước chuẩn bị của Việt Nam
Câu hỏi: Trong trường hợp lựa chọn hướng phát triển này, Việt Nam có lợi thế nào không?
Trả lời: Tôi nghĩ mình cũng có một số lợi thế nhất định, trước hết là mình đã có được manh nha ngành công nghiệp chip rồi. Hiện làm được như FPT Semiconductor cũng là một ví dụ rất hay. Về đầu ra, họ đã tìm được nguồn đặt hàng ổn định với loại chip họ sản xuất, về năng lực từ chỗ trước đây đi thuê thiết kế, từng bước làm được tốt cả khâu thiết kế, rồi sau đó đi thuê chế tạo. Cách làm như vậy đảm bảo cho họ có một nguồn thu nhất định rồi bắt đầu phát triển những sản phẩm loại khác.
Thứ hai là ở Việt Nam, lực lượng làm thiết kế vi mạch bắt đầu phát triển, kể cả ở môi trường học thuật và chuyên nghiệp. Hiện tại, một số công ty về chip ở Việt Nam cũng đều lựa chọn cách làm như FPT Semiconductor. Nếu Việt Nam lựa chọn con đường fabless với đóng gói là chủ đạo thì cần phải tập trung vào đào tạo kĩ sư thiết kế vi mạch để có thể ra được bản vẽ và sau đó đi đặt hàng chế tạo.。
Câu hỏi: Vậy việc các doanh nghiệp FDI đặt nhà máy chế tạo tại Việt Nam có tạo chút lợi thế để hỗ trợ phát triển ngành công nghệ chip của ta không?
Trả lời: Thông thường, các công ty nước ngoài đặt nhà máy ở Việt Nam để tận dụng nguồn nhân công làm việc tại chỗ, làm thuê ngoài phần có thể họ chưa coi là công nghệ lõi, nghĩa là cần đưa thêm một số chi tiết vào sản phẩm. Trong trường hợp họ nhận phần việc này về đây cũng có thể đem lại những tác động tích cực cho Việt Nam, đó là các kĩ sư Việt Nam có thể chia việc ra làm, mỗi bên làm một phần xong ráp lại thành một lớp sản phẩm lớn hơn. Như vậy, nhân lực của mình vẫn có thể tích lũy được năng lực và kinh nghiệm trong chế tạo chip.
Nếu trong trường hợp mình phát triển theo hướng fabless, tức là chỉ cần làm thiết kế và đi thuê chế tạo thì mình chỉ cần nguồn nhân lực thiết kế gồm những người được đào tạo về thiết kế IC, thứ hai người được đào tạo về kỹ thuật điện tử, thứ ba là người được đào tạo về phần mềm nhúng. Đối với nguồn nhân lực có thể đảm trách khâu đóng gói thì cần các kỹ thuật viên.
Với Việt Nam, việc chuẩn bị về lực lượng gồm những người có kỹ năng này hiệu quả hơn nhiều so với việc đầu tư một cơ sở hạ tầng sản xuất chip, bởi nếu mình đầu tư theo cách như vậy thì phải tính đến các khâu đi kèm mà mình cần kiểm soát tốt, không chỉ là gia tăng kinh phí đầu tư mà cần phải có thêm ít nhất bốn loại kĩ sư nữa tham gia vận hành một cơ sở sản xuất chip như vậy.
Tôi nghĩ, những bước chuẩn bị về nhân lực theo cách thiết kế như thế này phù hợp với điều kiện Việt Nam. Và rõ ràng là nó sẽ hiệu quả bởi nếu mình chỉ thiết kế vi mạch không có nghĩa là mình không nắm được các quy trình khác. Những người làm thiết kế giỏi thậm chí có thể góp phần đem lại những cải thiện về quy trình sản xuất, tạo ra được những quy trình sản xuất mới.
Câu hỏi: Anh đánh giá nguồn nhân lực hiện tại của Việt Nam đang ở mức nào?
Trả lời: Việt Nam hiện đã có một số lượng nhất định các kỹ sư điện, kỹ sư điện tử, kỹ sư phần mềm, kỹ sư thiết kế vi mạch… Tuy nhiên, các kỹ sư tham gia và quá trình chế tạo thì còn thiếu vô cùng vì có rất ít trường lớp ở Việt Nam đào tạo kỹ sư quy trình chế tạo.
Ở đây, vấn đề không phải là các trường không đủ nhanh nhạy để mở các chương trình đào tạo kỹ sư chế tạo, vấn đề là nếu có đặt hàng các trường đại học, mở một cánh cửa đầu ra cho đào tạo thì các trường lập tức sẽ lên kế hoạch đáp ứng ngay. Câu chuyện này vẫn là bài toán cung cầu, nhân lực có nhu cầu thì người ta mới đào tạo chứ không ai đào tạo trước cả. Ví dụ như chương trình đào tạo ngành hàng không thu hút sự chú ý của xã hội vì Hàng không Việt Nam Vietnam Airlines thông báo sẽ tuyển kỹ sư ngay sau khi đào tạo xong. Cuối cùng thì chúng ta đã thấy, một chương trình đào tạo mà không có sự đặt hàng của doanh nghiệp hay xã hội thì rất khó gây sự chú ý của các gia đình đang có con bước vào tuổi lựa chọn nghề nghệp. Do đó trong thời gian đầu, những chính sách ưu đãi và động viên của nhà nước đóng vai trò quan trọng trong phát triển nhân lực, nó ít nhất tạo niềm tin ban đầu cho các cơ sở đào tạo.
Câu hỏi: Nghĩa là việc phát triển ngành công nghiệp chip sẽ phụ thuộc rất lớn vào định hướng của chính phủ?
Trả lời: Nếu chính phủ định hướng phát triển ngành công nghiệp chip và có lộ trình rõ ràng thì tôi cho là Việt Nam sẽ phát triển được như kỳ vọng. Mặt khác, sự phát triển của ngành công nghiệp chip cũng có nhiều điểm khác biệt so với những ngành khác, nó đòi hỏi một chiến lược kiên định và dài hơi, không nóng vội được. Bởi trước khi nghĩ đến thành công, tôi nghĩ là mình cần sống sót được đã. Vì chip không giống bất kỳ sản phẩm nào khác, việc làm ra được sản phẩm mẫu đã rất gian nan, bán được chip thì còn khó nữa, do đó phải mất từ 15-20 năm thì may ra mới biết được câu chuyện phía trước sẽ như thế nào. Ví dụ một công ty lớn của Pháp đã phải mất tầm 40 năm mới chạm đến thành công, trong đó 20 năm đầu không ai tin là công ty này sẽ sống sót và họ phải mất thêm 20 năm sau để lên vị trí thứ hai thế giới.
Cảm ơn anh đã trao đổi và chia sẻ.
Tham khảo đến dịch vụ “một cửa” của chúng tôi cho các doanh nghiệp Đài Loan | Link
VinFast đã tổ chức lễ khởi công nhà máy sản xuất ô tô điện trị giá 4 tỷ đô la tại tiểu bang North Carolina, Hoa Kỳ. CEO của VinFast, bà Lê Thanh Thảo (bên trái), cùng Thống đốc tiểu bang (bên phải), đã chụp ảnh chung trong sự kiện này. 
