Từ con chip MOS năm 1977: khởi nguồn tham vọng bán dẫn
Hành trình chip bán dẫn Việt Nam là câu chuyện từ phòng thí nghiệm vi điện tử MOS đầu tiên đến khát vọng góp mặt trong hệ sinh thái sản xuất chip 2nm, cho thấy một nền khoa học từng đi trước thời đại nhưng lại chậm xây dựng công nghiệp, buộc phải chọn chiến lược thông minh thay vì chạy đua vũ lực công nghệ. Con chip MOS đầu tiên được thiết kế và chế tạo tại Phòng thí nghiệm Vi điện tử, Đại học Bách khoa Hà Nội vào năm 1977, bằng công nghệ tiên tiến nhất thời bấy giờ. Đó không chỉ là một thành tựu kỹ thuật; nó chứng minh người Việt có thể làm chủ thiết kế và chế tạo mạch vi điện tử MOSFET khi được tiếp cận hạ tầng và tri thức phù hợp. Vấn đề của chúng ta không phải năng lực cá nhân, mà là việc đã bỏ lỡ nhiều thập kỷ xây dựng hệ sinh thái bán dẫn đồng bộ.
FinFET: khi transistor bước sang chiều thứ ba
Nếu con chip MOS năm 1977 là bước khởi đầu, thì công nghệ FinFET là biểu tượng cho thế hệ chip tiên tiến mà Việt Nam muốn tham gia. Trong lịch sử thu nhỏ chip, một trở ngại lớn là kiểm soát dòng điện khi transistor ngày càng bé; công nghệ FinFET giải quyết bài toán bằng cách đưa kênh dẫn nhô lên khỏi bề mặt chip, trông như một chiếc vây, thay cho cấu trúc phẳng truyền thống. Cấu trúc ba chiều này kéo dài khả năng thu nhỏ transistor, trở thành nền tảng cho các bộ xử lý hiện đại và tiến trình dưới 5nm. Việc các nhà khoa học như Chenming Hu, Tsu-Jae King Liu và Jeffrey Bokor được xác định là đồng phát minh FinFET cho thấy đây là kết quả của một hệ sinh thái nghiên cứu mạnh, chứ không phải nỗ lực đơn lẻ. Việt Nam muốn bước vào sân chơi chip bán dẫn tiên tiến thì phải xây được hệ sinh thái tương tự, dù ở quy mô nhỏ hơn.
DUV, EUV và giới hạn vật lý của cuộc đua 2nm
Tranh luận quanh máy quang khắc DUV và EUV cho thấy cuộc chơi 2nm không chỉ là chuyện tiền bạc, mà là bài toán vật lý quang học khắc nghiệt. Thông tin gần đây cho rằng Trung Quốc đã có bước tiến trong sản xuất chip 5nm và 3nm bằng máy quang khắc tia tử ngoại sâu (DUV) thay vì EUV, khiến cộng đồng bán dẫn quốc tế tranh luận sôi nổi. Tuy nhiên, theo công thức Rayleigh, nếu dùng ánh sáng DUV 193nm để đạt kích thước tới hạn khoảng 2nm thì khẩu độ số phải lên tới khoảng 24, trong khi hệ thống DUV hiện nay chỉ khoảng 0,33–0,55; thiết bị DUV với bước sóng 193nm không thể tạo ra chip kích thước 2nm. Một câu nói đáng nhớ là: “Sản xuất thương mại chip dưới 5nm bắt buộc phải sử dụng EUV. Chỉ có EUV, sử dụng ánh sáng 13,5nm mới có thể sản xuất chip ở tiến trình 2nm”. Điều này đặt ra rào cản rõ ràng cho mọi quốc gia không sở hữu EUV.
Vì sao Việt Nam chưa nên đặt cược vào sản xuất chip 2nm?
Tham vọng sản xuất chip 2nm là hấp dẫn, nhưng với điều kiện hiện nay, Việt Nam chưa nên tham gia sản xuất chip 2nm vì chưa có nền công nghiệp và hệ sinh thái bán dẫn – nền tảng quan trọng cho hoạt động sản xuất chip tiên tiến. Thị trường bán dẫn có tính cạnh tranh khốc liệt: doanh nghiệp phải có năng lực sản xuất hàng loạt, giao hàng đúng hạn, thích ứng nhanh với yêu cầu khách hàng, cung cấp sản phẩm với giá cạnh tranh, sở hữu công nghệ vượt trội và hiệu suất sản xuất cao. Khi các nhà máy hàng đầu đạt hiệu suất chip thành phẩm hơn 90% trong khi nhiều đối thủ dưới 50%, khoảng cách không thể lấp đầy bằng vài dự án đơn lẻ. Nếu Việt Nam lao vào sản xuất chip 2nm khi chưa có chuỗi cung ứng, nhân lực và khách hàng, chúng ta sẽ đốt nguồn lực vào cuộc đua mà khả năng thắng gần như bằng không.
Cửa nào cho Việt Nam trong hệ sinh thái chip 2nm?
Không sở hữu máy quang khắc EUV, Việt Nam vẫn có cửa tham gia hệ sinh thái chip 2nm – nhưng không phải ở vai trò nhà sản xuất tiến trình 2nm. Cơ hội hiện nay được mô tả là “bây giờ hoặc không bao giờ”, bởi thị trường không đứng yên chờ chúng ta. Thay vì mơ thành TSMC thứ hai, Việt Nam nên chọn vị trí chiến lược: thiết kế mạch, thử nghiệm, đóng gói, kiểm định, hoặc cung cấp vật liệu và thiết bị phụ trợ cho các fab đã có EUV. Bài học từ con chip MOS năm 1977 cho thấy khi được đầu tư đúng, chúng ta có thể làm chủ công nghệ tiên tiến nhất thời điểm đó. Hôm nay, chiến lược hợp lý là xây hệ sinh thái chip bán dẫn Việt Nam theo chiều sâu, chấp nhận không sản xuất chip 2nm nhưng vẫn tham gia giá trị gia tăng quanh nó, để từng bước tích lũy năng lực cho thế hệ công nghệ tiếp theo.
