Việt Nam có thể tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị chiplet

Nhu cầu tính toán ngày càng lớn của các ứng dụng AI và trung tâm dữ liệu đang đặt ra những yêu cầu vượt ra ngoài khả năng của một chip đơn lẻ, từ tốc độ trao đổi dữ liệu giữa bộ xử lý và bộ nhớ đến mức tiêu thụ năng lượng và khả năng tản nhiệt. Điều này thúc đẩy ngành bán dẫn chú trọng hơn đến việc phối hợp nhiều thành phần trong cùng một hệ thống.

KIẾN TRÚC CHIPLET

Theo ông Dương Minh Tiến, đồng sáng lập kiêm Giám đốc Nghiên cứu phát triển (R&D) và phát triển kinh doanh của VSAP Lab, ngành bán dẫn đang chuyển từ tư duy thu nhỏ linh kiện sang mở rộng ở cấp hệ thống. Với các ứng dụng AI và trung tâm dữ liệu, yêu cầu không chỉ là bộ xử lý mạnh hơn mà còn phải tăng tốc độ trao đổi dữ liệu giữa bộ xử lý và bộ nhớ, cải thiện khả năng cấp điện và giải quyết bài toán quản lý nhiệt.

Những yêu cầu này khiến việc tối ưu một con chip riêng lẻ trở nên chưa đủ. Hiệu năng của hệ thống ngày càng phụ thuộc vào cách các thành phần được kết nối và phối hợp với nhau. Ông Tiến nhận định: “Đổi mới giờ nằm ngoài bản thân con chip”.

Đóng gói bán dẫn không còn đơn thuần là công đoạn cuối cùng, sau khi chip được chế tạo. Công nghệ này ngày càng tham gia trực tiếp vào quá trình thiết kế và tối ưu hệ thống, giúp kết nối nhiều khối chức năng, bộ nhớ và bộ xử lý trong một cấu trúc thống nhất.

Đây cũng là nền tảng cho sự phát triển của chiplet, một hướng tiếp cận đang thu hút sự quan tâm trong ngành bán dẫn, nhất là khi các hệ thống AI đòi hỏi năng lực tính toán và truyền dữ liệu ngày càng lớn.

VAI TRÒ CỦA ĐÓNG GÓI TIÊN TIẾN

Chiplet không đơn giản là một định dạng đóng gói mới mà là một cách tổ chức kiến trúc hệ thống. Thay vì tích hợp toàn bộ chức năng vào một con chip nguyên khối, hệ thống được chia thành nhiều khối chức năng riêng biệt, sau đó kết nối và tích hợp để đạt được sự cân bằng giữa hiệu năng, chi phí, độ tin cậy và thời gian phát triển sản phẩm.

Theo ông Dương Minh Tiến, mỗi khối chức năng có thể sử dụng công nghệ chế tạo phù hợp với yêu cầu riêng. Bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ xử lý đồ họa (GPU) hoặc các khối logic hiệu năng cao có thể cần công nghệ tiên tiến nhất, trong khi các khối kết nối đầu vào, đầu ra, quản lý nguồn và bộ nhớ có thể sử dụng những công nghệ khác.

Cách tiếp cận này tạo ra sự linh hoạt trong thiết kế, nhưng đồng thời đặt ra thách thức về kết nối giữa các khối chip. Các thành phần phải trao đổi dữ liệu với tốc độ cao, bảo đảm tính toàn vẹn của tín hiệu và nguồn điện, đồng thời kiểm soát nhiệt độ trong quá trình vận hành.

Đóng gói tiên tiến trở thành một trong những giải pháp quan trọng để giải quyết những yêu cầu đó. Các công nghệ như hệ thống trên gói (SiP), tích hợp 2.5D/3D và kết nối mật độ cao cho phép kết hợp nhiều thành phần trong một hệ thống nhỏ gọn, hướng tới cải thiện hiệu năng và hiệu quả sử dụng năng lượng.

Ông Tiến cho rằng đóng gói tiên tiến đã vượt ra khỏi vai trò của một công đoạn hậu kỳ trong chuỗi sản xuất bán dẫn. Công nghệ này đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về thiết kế, vật liệu, điện, cơ khí, quản lý nhiệt và độ tin cậy. Các nhóm kỹ sư phải phối hợp ngay từ giai đoạn phát triển sản phẩm, thay vì chỉ tham gia khi thiết kế đã hoàn tất.

Sự thay đổi đó cũng phản ánh xu hướng hợp tác ngày càng đa ngành và xuyên quốc gia trong ngành bán dẫn. Một sản phẩm có thể cần sự tham gia của các nhóm kỹ sư ở nhiều quốc gia, cùng giải quyết các bài toán từ thiết kế, lựa chọn vật liệu đến tối ưu quy trình sản xuất.

VIỆT NAM CÓ THỂ ĐI LÊN TỪ NỀN TẢNG SẢN XUẤT HIỆN CÓ

Sự phát triển của chiplet và đóng gói tiên tiến mở ra một hướng tiếp cận cho các quốc gia muốn tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị bán dẫn mà không nhất thiết phải xây dựng đầy đủ mọi công đoạn của ngành.

Theo ông Dương Minh Tiến, Việt Nam đã hình thành một số năng lực nền tảng trong các mảng thiết kế, đóng gói kỹ thuật, tự động hóa và kiểm soát chất lượng. Mặc dù các năng lực này còn đang trong quá trình phát triển và cần được nâng cấp thêm để đáp ứng yêu cầu của đóng gói tiên tiến và tích hợp chiplet, song đây là cơ sở để phát triển từng bước, từ đóng gói truyền thống sang các công nghệ có yêu cầu kỹ thuật cao hơn, tiến tới tích hợp hệ thống và chiplet.

Lắp ráp không phải là đích đến đối với một quốc gia như Việt Nam. Lắp ráp là trạm đầu tiên. Tích hợp mới là mục tiêu chính của chúng ta.

 Ông Dương Minh Tiến Đồng sáng lập kiêm Giám đốc Nghiên cứu phát triển (R&D) và phát triển kinh doanh của VSAP Lab

“Lắp ráp không phải là đích đến đối với một quốc gia như Việt Nam. Lắp ráp là trạm đầu tiên. Tích hợp mới là mục tiêu chính của chúng ta”, ông Tiến nhấn mạnh.

Tuy nhiên, có nền tảng sản xuất chưa đồng nghĩa với việc Việt Nam đã sẵn sàng cho đóng gói tiên tiến. Theo phân tích của ông Tiến, những khoảng trống cần giải quyết bao gồm kinh nghiệm và năng lực lãnh đạo kỹ thuật, quy trình công nghệ, hệ sinh thái vật liệu và thiết bị, khả năng đánh giá độ tin cậy, chứng nhận sản phẩm và phát triển sản phẩm mới.

Ông cũng lưu ý rằng lợi thế cạnh tranh trong đóng gói tiên tiến không còn chủ yếu nằm ở chi phí lao động. Trái lại, khả năng kiểm soát quy trình, bảo đảm chất lượng, độ tin cậy và phản hồi kỹ thuật mới là những yếu tố có ý nghĩa quyết định đối với khách hàng.

Do đó, bài toán của Việt Nam không chỉ là thu hút thêm các dự án sản xuất bán dẫn, mà còn phải phát triển năng lực kỹ thuật để tham gia sâu hơn vào quá trình tạo ra sản phẩm. Điều này đòi hỏi sự phối hợp giữa doanh nghiệp, cơ sở nghiên cứu và trường đại học, đặc biệt trong việc kết nối thiết kế với phát triển quy trình, thử nghiệm và sản xuất.

Ông Tiến cho rằng Việt Nam không cần làm tất cả mọi công đoạn, mà cần lựa chọn những lĩnh vực phù hợp với nền tảng hiện có và tập trung phát triển năng lực đủ sức đóng góp cho thị trường toàn cầu. Trong đó, đóng gói tiên tiến có thể là một hướng đi đáng cân nhắc.

Về dài hạn, cơ hội không chỉ nằm ở việc chuyển từ lắp ráp sang đóng gói, mà còn ở khả năng tiến tới tích hợp hệ thống, phát triển quy trình và từng bước tạo ra công nghệ do doanh nghiệp Việt Nam sở hữu. Đây là quá trình đòi hỏi thời gian, đầu tư và sự tích lũy năng lực kỹ thuật, nhưng có thể giúp Việt Nam từng bước nâng cao vị trí trong chuỗi giá trị bán dẫn đang thay đổi dưới tác động của AI.