Ngày 28/9, Tập đoàn FPT đã giới thiệu dòng chip bán dẫn đầu tiên do người Việt Nam nghiên cứu và thiết kế – Make in Vietnam.
Theo FPT, dòng chip này sẽ được chuyển đến nhà máy ở Hàn Quốc để sản xuất và đóng gói; Dự kiến trong vòng 2 năm tới, FPT sẽ cung cấp ra thị trường khoảng 25 triệu đơn vị chip. Dòng chip do FPT phát triển và thiết kế có thể ứng dụng vào các dịch vụ, sản phẩm y tế trong lĩnh vực Internet vạn vật (IoT).
Tấm wafer chip đầu tiên của FPT Semiconductor.
IoT – Công nghệ của thế kỷ 21
Internet of Things (IoT) là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả sự hình thành của một mạng lưới kết nối và giao tiếp thông qua việc gắn các cảm biến, chất bán dẫn, phần mềm và các công nghệ khác vào các thiết bị tiêu dùng. dịch vụ kết nối và trao đổi dữ liệu với các thiết bị, thiết bị và hệ thống khác qua Internet.
Trong vài năm trở lại đây, IoT được đánh giá là một trong những công nghệ quan trọng nhất của thế kỷ XXI. Thông qua IoT, các vật dụng hàng ngày như bình nóng lạnh, khóa cửa, màn hình, đèn điện,… có thể được điều khiển thông qua thiết bị di động bất kể khoảng cách địa lý, miễn là có kết nối Internet. Điều này cho phép giao tiếp giữa người và máy được liền mạch, đảm bảo không bị gián đoạn quy trình.
Một ví dụ về cách dữ liệu được vận chuyển trong tạo ra giao tiếp. Nguồn: Chương trình nghị sự IoT
Theo xu hướng hiện tại, hầu hết các nhà sản xuất đang triển khai công nghệ IoT để tận dụng lợi thế của việc bảo trì, dự đoán và nâng cấp các sản phẩm trong tương lai của họ. Điều này giúp cải thiện năng suất, khả năng sử dụng và gia tăng giá trị cho sản phẩm.
Theo khảo sát của Economic Times, vào tháng 7 năm 2022, các công ty sản xuất chipset IoT đã ghi nhận lượng đơn đặt hàng tại thị trường Ấn Độ tăng lên đáng kể. Châu Âu cũng không nằm ngoài cuộc chơi khi các “ông lớn” của thị trường này đang tăng tốc ứng dụng IoT vào tất cả các sản phẩm của mình, dù là nhỏ nhất.
Số lượng sản phẩm công nghiệp ứng dụng IoT trên toàn cầu giai đoạn 2018-2025. Đơn vị: tỷ sản phẩm; nguồn: Mordor Intelligence
Hiện ngành sản xuất chip bán dẫn của Trung Quốc đang phát triển nhanh chóng và được coi là hàng đầu thế giới. Theo thống kê của Bloomberg, trong số 20 công ty sản xuất chip phát triển nhanh nhất thế giới vào năm 2021, có 19 công ty đến từ Trung Quốc.
Vì vậy, việc FPT tham gia và ra mắt chip bán dẫn IoT “Make in Vietnam” là một tín hiệu đáng mừng, cho thấy ngành bán dẫn và thiết bị thông minh của Việt Nam sẽ phát triển mạnh, khi chip IoT đóng vai trò quyết định hiệu suất và cách thức vận hành của các thiết bị điện tử.
Chip bán dẫn: Nền tảng của công nghệ hiện đại
Bảng mạch được sản xuất tại nhà máy GlobalFoundries. Trung bình, nhà máy mất khoảng 3 tháng để biến một tấm wafer silicon phẳng thành một con chip với nhiều lớp mạch bán dẫn.
Các chip bán dẫn được gắn vào các vi mạch, có chức năng truyền tải điện năng giúp vận hành nhiều loại hàng hóa và linh kiện điện tử hiện đại. Tất cả các thành phần như mạch tích hợp, vi mạch, bóng bán dẫn và cảm biến điện tử đều sử dụng vật liệu bán dẫn. Chúng cho phép máy móc thực hiện các chức năng chính như điều khiển hoạt động, xử lý dữ liệu, lưu trữ, quản lý đầu vào và đầu ra, cảm biến, kết nối không dây, v.v.
Do đó, những con chip này không thể thiếu trong tất cả các công nghệ mới nổi như trí tuệ nhân tạo, điện toán lượng tử, mạng không dây tiên tiến, ứng dụng blockchain, 5G, máy bay không người lái, người máy, … trò chơi và công nghệ đeo. Chip bán dẫn là một bộ phận rẻ tiền nhưng rất quan trọng; Nói một cách đơn giản, chip bán dẫn là nền tảng của công nghệ hiện đại.
Ngay cả một hạt bụi nhỏ cũng có thể làm hỏng chip. Vì vậy, trước khi vào khu vực sản xuất, công nhân phải mặc đồ bảo hộ lao động đầy đủ.
Theo các chuyên gia, việc thiếu hụt nguồn cung chip bán dẫn đặt ra thách thức rất lớn cho các ngành công nghiệp. Số liệu khảo sát cho thấy năm 2021, các chip bán dẫn chủ chốt phục vụ sản xuất công nghiệp chỉ đáp ứng mức dự trữ trung bình khoảng 5 ngày, trong khi mức dự trữ trung bình năm 2019 là 40 ngày. .
Các chuyên gia trong ngành cho rằng, việc dự trữ chip bán dẫn ít ỏi như vậy là một thực trạng rất đáng lo ngại, bởi ngay khi nguồn này cạn kiệt, nó có thể khiến toàn bộ chuỗi cung ứng bị tê liệt.
Nguyên nhân khiến lượng hàng tồn kho trung bình thấp như vậy là do các nhà máy sản xuất chip bán dẫn đang gặp khó khăn về nguyên liệu đầu vào, hoặc đang hoạt động quá tải để đáp ứng nhu cầu đặt hàng.
Thiếu linh kiện, Toyota đã phải tạm dừng hoạt động tại 4 nhà máy ở Nhật Bản. Ảnh: AFP / TTXVN
Thật vậy, theo thông tin từ Jabil, nguyên liệu đầu vào cho chất bán dẫn bắt đầu khan hiếm kể từ khi đại dịch Covid-19 bùng phát mạnh mẽ vào năm 2020, do (1) nhu cầu của người tiêu dùng về thiết bị điện tử tăng, nhưng (2) nhà máy đã tạm thời đóng cửa để ngăn chặn sự lây lan của Covid-19.
Bế tắc từ khâu nguyên liệu đầu vào đến khâu sản xuất, hầu hết các đơn đặt hàng chip bán dẫn từ đầu mùa hè năm nay đều phải đợi khoảng thời gian từ 3 đến 50 tuần. Theo thống kê của một số nhà cung cấp, số lượng đặt hàng so với công suất nhà máy hiện tại là 1,5: 1 (tức nhà máy chỉ đáp ứng được khoảng 2/3 nhu cầu đặt hàng chip bán dẫn). .
Một giải pháp thường được nghĩ đến là xây dựng thêm các nhà máy sản xuất chip bán dẫn, nhưng thực tế, đây không phải là việc dễ dàng. Để xây dựng một nhà máy, trung bình sẽ mất khoảng 5 đến 7 năm với chi phí rất lớn – thường trên 10 tỷ USD. Do đó, các đơn đặt hàng chip bán dẫn hiện nay hầu như không còn cách nào khác là phải chờ đợi.
Một nhà máy sản xuất chip bán dẫn thường mất khoảng 5 đến 7 năm để xây dựng.
Thiết kế chip bán dẫn phức tạp như thế nào?
Quy trình thiết kế một chip bán dẫn. Ảnh: anysilicon.com
Quá trình thiết kế chip liên quan đến kiến thức về cách bố trí của các vi mạch theo một trật tự cực kỳ hợp lý. Các chip bán dẫn ngày nay đều được sản xuất bằng cách sử dụng các bóng bán dẫn được kết nối với nhau, tạo ra một mạch điện phức tạp có thể nhận và xử lý thông tin.
Kích thước của các bóng bán dẫn đã giảm đi rất nhiều trong những thập kỷ qua; Điều này cho phép các kỹ sư thiết kế và chế tạo chip có sức mạnh xử lý cao và chip tiêu thụ rất ít điện năng. Những cải tiến này đã làm cho chip bán dẫn trở nên linh hoạt hơn – một loại chip có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp điện tử khác nhau.
Theo lý thuyết thiết kế mạch tích hợp kỹ thuật số, quy trình thiết kế chip bán dẫn được chia thành nhiều giai đoạn khác nhau, mỗi bước đều được kiểm tra kỹ lưỡng: Thiết kế hệ thống, thiết kế logic, thiết kế mạch, thiết kế bố trí, chế tạo và thử nghiệm.
Quy trình thiết kế chip bán dẫn luôn đòi hỏi những kỹ sư có trình độ chuyên môn cao và các công đoạn thiết kế khắt khe. Thành công của FPT trong lĩnh vực thiết kế tiếp tục cho thấy một bước tiến mới, mạnh mẽ và chủ động của Việt Nam, trong các lĩnh vực công nghệ cao và hiện đại nhất hiện nay.
