AI đang thúc đẩy ngành bán dẫn, mở thêm cơ hội cho Việt Nam

Dưới sức ép của trí tuệ nhân tạo (AI), trung tâm dữ liệu và điện toán hiệu năng cao, thay vì tiếp tục theo đuổi việc thu nhỏ transistor với chi phí ngày càng đắt đỏ, ngành bán dẫn đang chuyển sang một hướng đi mới: kết hợp nhiều chip hoặc chiplet bằng công nghệ đóng gói tiên tiến để tạo nên những hệ thống có hiệu năng cao hơn, linh hoạt hơn và tối ưu chi phí hơn.

Theo bà Nguyễn Thị Bích Yến, chuyên gia hàng đầu thế giới về công nghệ bán dẫn, Chủ tịch VSAP, Chủ tịch danh dự Viện Bán dẫn và Vật liệu tiên tiến (Đại học Quốc gia Hà Nội), đây không chỉ là một xu hướng công nghệ mà còn mở ra cơ hội để những quốc gia đi sau như Việt Nam tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị bán dẫn toàn cầu.

CÔNG NGHỆ ĐÓNG GÓI TIÊN TIẾN VÀ CHIPLET

Theo chuyên gia, trước đây, mục tiêu lớn nhất của ngành bán dẫn là làm thế nào để transistor ngày càng nhỏ hơn theo chu kỳ khoảng 18 tháng đến 2 năm. Tuy nhiên, khi việc thu nhỏ tiến trình ngày càng tiến gần các giới hạn vật lý, chi phí đầu tư tăng rất nhanh, ngành công nghiệp buộc phải tìm kiếm một hướng phát triển mới.

Đó là lý do công nghệ đóng gói tiên tiến và chiplet nổi lên như một xu hướng chủ đạo. Khác với mô hình SoC (System on Chip) nguyên khối truyền thống, kiến trúc chiplet chia một bộ xử lý thành nhiều khối chức năng riêng biệt như chip logic, bộ nhớ hay chip giao tiếp. Mỗi chiplet có thể được sản xuất bằng một công nghệ phù hợp nhất, sau đó kết nối lại thông qua công nghệ đóng gói tiên tiến.

Cách tiếp cận này mang lại nhiều lợi ích. Thay vì phải thiết kế lại toàn bộ con chip mỗi khi thay đổi công nghệ hoặc ứng dụng, nhà sản xuất chỉ cần tối ưu từng chiplet và tái sử dụng các module thiết kế đã có. Điều này giúp rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm, đồng thời giảm đáng kể chi phí thiết kế và sản xuất.

Nếu một SoC nguyên khối ở tiến trình 5 nm có thể tiêu tốn trên 500 triệu USD chi phí thiết kế, thì việc kết hợp nhiều chiplet sản xuất ở các tiến trình khác nhau sẽ giúp tối ưu đáng kể giá thành mà vẫn đảm bảo hiệu năng. Chi phí sản xuất wafer cũng có sự chênh lệch lớn giữa các tiến trình, tạo thêm dư địa để doanh nghiệp cân bằng giữa hiệu suất và chi phí.

“Hiện nay hầu hết các công ty bán dẫn đều đang chuyển mạnh sang đóng gói tiên tiến bởi công nghệ này cho phép tối ưu từng chiplet, bộ nhớ, giao tiếp I/O và nguồn điện, từ đó nâng cao hiệu năng tổng thể mà không phụ thuộc hoàn toàn vào việc thu nhỏ transistor”, chuyên gia Bích Yến cho biết.

AI TẠO RA CUỘC CHƠI MỚI CHO NGÀNH BÁN DẪN

Sự chuyển dịch sang chiplet và đóng gói tiên tiến diễn ra trong bối cảnh nhu cầu bán dẫn toàn cầu tăng trưởng chưa từng có, chủ yếu nhờ AI. Theo các báo cáo, phải mất tới hơn 60 năm ngành bán dẫn mới đạt quy mô doanh thu khoảng 500 tỷ USD. Tuy nhiên, tốc độ tăng trưởng hiện nay đã hoàn toàn khác. Nếu trước đây dự báo doanh thu toàn ngành năm 2030 vào khoảng 1.100 tỷ USD thì đến năm 2026, con số này đã gần chạm mốc 1.000 tỷ USD và có thể đạt 1.500-1.600 tỷ USD vào cuối thập kỷ, thậm chí có những dự báo lạc quan hơn. Động lực tăng trưởng chủ yếu đến từ AI, trung tâm dữ liệu, xe điện, Internet vạn vật (IoT), siêu máy tính và các công nghệ tính toán thế hệ mới.

Chính sự thay đổi của ngành bán dẫn đang tạo ra cơ hội đặc biệt cho các quốc gia đang phát triển như Việt Nam.

Bởi vì, nếu muốn xây dựng một nhà máy sản xuất chip tiên tiến dưới 10 nm, mức đầu tư có thể lên tới hàng chục tỷ USD và mất từ ba đến năm năm mới đưa vào hoạt động.

Trong khi đó, đầu tư cho một nhà máy đóng gói tiên tiến chỉ khoảng 1 tỷ USD, thấp hơn tối thiểu mười lần, còn thời gian từ xây dựng đến khi có sản phẩm và tạo doanh thu có thể dưới ba năm. Chính sự khác biệt này khiến đóng gói tiên tiến trở thành hướng đi khả thi hơn đối với các nền kinh tế mới nổi.

Bà Bích Yến cho biết ngày nay bán dẫn đã trở thành nền tảng của nền kinh tế số. Hầu hết các lĩnh vực tăng trưởng nhanh nhất hiện nay, từ AI, điện thoại thông minh, xe điện, nhà máy thông minh cho đến quốc phòng, đều dựa trên các con chip. “Ai làm chủ được nguồn bán dẫn thì có lợi thế cạnh tranh cốt lõi trong nền kinh tế số", bà nhấn mạnh.

Trong bối cảnh đó, đóng gói tiên tiến ngày càng trở thành mắt xích quan trọng của chuỗi giá trị bán dẫn. Nếu trước đây hiệu năng chủ yếu được quyết định bởi tiến trình sản xuất, thì hiện nay khả năng tích hợp nhiều chiplet với tốc độ truyền dữ liệu cao, tiêu thụ điện năng thấp và chi phí hợp lý đang trở thành yếu tố tạo khác biệt.

Đây cũng là nguyên nhân khiến nhiều nền kinh tế châu Á đẩy mạnh đầu tư vào lĩnh vực này. Đáng chú ý, không một quốc gia nào dẫn đầu toàn bộ chuỗi giá trị bán dẫn. Mỹ mạnh về thiết kế chip, Đài Loan chiếm ưu thế trong sản xuất foundry, Hàn Quốc dẫn đầu bộ nhớ, Nhật Bản nổi bật về vật liệu và thiết bị, trong khi Trung Quốc phát triển sản xuất quy mô lớn với lợi thế chi phí.

Tại Đông Nam Á, Malaysia có hơn 20 năm kinh nghiệm về đóng gói và kiểm thử, Singapore nổi bật về nghiên cứu phát triển, còn Việt Nam đang nổi lên như một thị trường mới với định hướng phát triển thiết kế IC, đóng gói và kiểm thử.

ĐÓNG GÓI TIÊN TIẾN MỞ RA HƯỚNG ĐI KHẢ THI CHO VIỆT NAM

Theo bà Nguyễn Thị Bích Yến, chính sự thay đổi của ngành bán dẫn đang tạo ra cơ hội đặc biệt cho các quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Bởi vì, nếu muốn xây dựng một nhà máy sản xuất chip tiên tiến dưới 10 nm, mức đầu tư có thể lên tới hàng chục tỷ USD và mất từ ba đến năm năm mới đưa vào hoạt động. Trong khi đó, đầu tư cho một nhà máy đóng gói tiên tiến chỉ khoảng 1 tỷ USD, thấp hơn tối thiểu mười lần, còn thời gian từ xây dựng đến khi có sản phẩm và tạo doanh thu có thể dưới ba năm. Chính sự khác biệt này khiến đóng gói tiên tiến trở thành hướng đi khả thi hơn đối với các nền kinh tế mới nổi.

Việt Nam đã bắt đầu có những bước tiến trong lĩnh vực đóng gói chip, kiểm thử và thiết kế IC cho điện tử tiêu dùng. Nhiều doanh nghiệp đang hoạt động ở cả miền Bắc và miền Nam. Tuy nhiên, để tận dụng được cơ hội này, Việt Nam cần phát triển đồng bộ hệ sinh thái thay vì chỉ thu hút các dự án riêng lẻ.

"Hiện nay đóng gói tiên tiến không còn chỉ là một cơ hội, mà đã trở thành một kỹ thuật bắt buộc phải có để tối ưu hóa ngành bán dẫn", bà Bích Yến nhận định. Theo bà, Việt Nam cần xây dựng hệ sinh thái hoàn chỉnh cho đóng gói tiên tiến, tái cấu trúc theo chuỗi cung ứng toàn cầu, tận dụng nhu cầu ngày càng lớn về AI và trung tâm dữ liệu để thu hút đầu tư nước ngoài, đồng thời phát triển năng lực thiết kế chiplet nhằm nâng cao giá trị gia tăng. Bà cũng đề xuất lộ trình ba giai đoạn cho Việt Nam.

Giai đoạn thứ nhất, tập trung củng cố những năng lực sẵn có, đặc biệt là phát triển nguồn nhân lực và mở rộng hợp tác quốc tế trong đào tạo. Lực lượng lao động trẻ là lợi thế lớn, cần được trang bị thêm kiến thức và kỹ năng chuyên sâu để có thể tham gia vào các khâu có giá trị gia tăng cao trong chuỗi cung ứng bán dẫn.

Giai đoạn thứ hai, phát triển lĩnh vực đóng gói tiên tiến trung tâm thiết kế chiplet, phân chia theo từng công đoạn để tạo ra sản phẩm nhanh hơn, đồng thời kết hợp thế mạnh phần mềm và AI của Việt Nam nhằm tự động hóa sản xuất, nâng cao năng suất và giảm chi phí.

Giai đoạn thứ ba, đưa Việt Nam trở thành trung tâm đóng gói tiên tiến quan trọng của Đông Nam Á, sau đó mở rộng vai trò tại châu Á và xa hơn là trên phạm vi toàn cầu.

Theo bà Bích Yến, chiến lược này cần được triển khai theo hướng "lấy ngắn nuôi dài", đầu tư có trọng tâm thay vì chạy theo mọi xu hướng công nghệ. Trong bối cảnh cuộc đua bán dẫn đã thay đổi luật chơi, lợi thế không còn thuộc về quốc gia nào chỉ sở hữu nhà máy sản xuất tiên tiến nhất, mà còn thuộc về những nền kinh tế biết lựa chọn đúng mắt xích để tham gia sâu vào chuỗi giá trị toàn cầu.