Sản xuất chip bán dẫn khó cỡ nào và những tiêu chuẩn “trên trời” phía sau nhà máy chip của Viettel

Việc Viettel khởi công Nhà máy chế tạo chip bán dẫn công nghệ cao tại Khu công nghệ cao Hòa Lạc không chỉ đánh dấu một dự án công nghiệp mới, mà còn mở ra lần đầu tiên Việt Nam chính thức bước vào công đoạn khó nhất, phức tạp nhất của chuỗi giá trị bán dẫn toàn cầu: chế tạo chip.

Đằng sau sự kiện này là một thực tế ít được biết đến: sản xuất chip bán dẫn là một trong những hoạt động công nghiệp có yêu cầu kỹ thuật, kỷ luật vận hành và tiêu chuẩn hạ tầng khắt khe bậc nhất mà con người từng xây dựng.

Để hiểu vì sao cho đến nay chỉ có rất ít quốc gia trên thế giới sở hữu năng lực chế tạo chip, cần nhìn thẳng vào mức độ phức tạp của quá trình tạo ra một con chip – nơi mọi sai số đều bị đẩy về gần như bằng không.

Sản xuất chip bán dẫn khó cỡ nào và những tiêu chuẩn “trên trời” phía sau nhà máy chip của Viettel -0
Quá trình chế tạo chip bán dẫn nhỏ bé không có chỗ cho những sai lầm.

Một con chip được tạo ra như thế nào?

Về bản chất, một con chip bán dẫn không phải là một khối vật liệu đơn giản, mà là một cấu trúc siêu phức tạp được hình thành từ hàng trăm lớp màng mỏng chồng lên nhau. Mỗi lớp đảm nhiệm một chức năng riêng, có cấu trúc và đặc tính lý – hóa khác nhau. Chính sự kết hợp tinh vi của các lớp vật liệu này tạo nên “bộ não” cho mọi thiết bị thông minh trong nền kinh tế số.

Để chế tạo được từng lớp màng mỏng ấy, nhà máy chip phải làm chủ đồng thời nhiều nhóm công nghệ lõi. Mỗi lớp đều trải qua 7 công đoạn gồm: làm sạch, lắng đọng, quang khắc, ăn mòn, cấy ion, ủ nhiệt và làm phẳng. Không có công đoạn nào là phụ, không có bước nào được phép làm “tạm”. Toàn bộ quy trình được thiết kế khép kín, tuần tự và lặp đi lặp lại hàng trăm lần cho đến khi con chip hoàn thiện.

Nguyên liệu đầu vào của nhà máy là những đĩa wafer trắng, được làm từ tinh thể silic với độ tinh khiết gần như tuyệt đối. Silic dùng trong ngành bán dẫn phải tinh khiết đến mức trong một tỷ nguyên tử silic chỉ cho phép tồn tại một nguyên tử tạp chất. Trước khi bước vào dây chuyền xử lý, wafer phải được làm sạch tuyệt đối, bởi chỉ một hạt bụi siêu nhỏ cũng có thể làm sai lệch cấu trúc mạch và khiến toàn bộ sản phẩm không đạt yêu cầu.

Sau công đoạn làm sạch, wafer được đưa vào lắng đọng – nơi các lớp kim loại hoặc điện môi được phủ lên bề mặt bằng phản ứng hóa học hoặc bay hơi vật lý. Độ dày của mỗi lớp chỉ ở mức nguyên tử, đòi hỏi khả năng kiểm soát nhiệt độ, áp suất và thời gian với độ chính xác cực cao. Một sai số rất nhỏ cũng có thể khiến lớp màng bị vỡ hoặc không đạt đúng đặc tính thiết kế.

Công đoạn tiếp theo là quang khắc – nơi được xem là “trái tim” của nhà máy chế tạo chip. Tại đây, các kỹ sư phải giải bài toán in hàng tỷ bóng bán dẫn lên một diện tích chỉ nhỏ bằng một cái móng tay. Đây cũng là nơi sử dụng những thiết bị đắt tiền và phức tạp nhất trong toàn bộ nhà máy. Máy quang khắc, với hàng nghìn linh kiện siêu chính xác và giá trị lên tới khoảng 400 triệu USD, được coi là một trong những cỗ máy phức tạp nhất mà con người từng chế tạo.

Sản xuất chip bán dẫn khó cỡ nào và những tiêu chuẩn “trên trời” phía sau nhà máy chip của Viettel -0
Cần 1.000 bước chế tạo để một tấm wafer silic cỡ lớn chuyển đổi thành chip bán dẫn.

Quy trình quang khắc bắt đầu bằng việc phủ lên wafer một lớp vật liệu nhạy sáng gọi là cản quang. Ánh sáng cực tím sau đó được chiếu xuyên qua mặt nạ xuống lớp cản quang. Phần được chiếu sáng sẽ trở nên yếu và bị rửa trôi, để lại các chi tiết mạch trên wafer. Có thể hình dung đây là quá trình “đánh dấu” chính xác các cấu trúc mạch, làm nền tảng cho các bước tạo hình tiếp theo.

Sau quang khắc là ăn mòn – công đoạn khắc các cấu trúc mạch xuống từng lớp màng mỏng. Dựa trên họa tiết đã được tạo sẵn, thiết bị ăn mòn plasma sử dụng ion bắn phá kết hợp phản ứng hóa học để khoét các đường mạch với độ chính xác vi mô. Chỉ cần ăn mòn quá sâu hoặc chưa đủ, đường mạch có thể bị đứt hoặc không đạt thông số thiết kế, khiến toàn bộ wafer phải loại bỏ.

Song song với đó là các công đoạn cấy ion và ủ nhiệt để điều chỉnh tính chất dẫn điện của vật liệu bán dẫn, cùng công đoạn làm phẳng nhằm bảo đảm độ chính xác cho lớp tiếp theo. Xen kẽ toàn bộ chu trình là đo lường – công đoạn không trực tiếp tạo hình lớp màng nhưng có ý nghĩa quyết định đến hiệu suất của nhà máy.

Tổng cộng, để hoàn thiện một con chip, wafer phải trải qua khoảng 1.000 bước công nghệ khác nhau. Mỗi bước là một bài toán kiểm soát vật lý và hóa học ở cấp độ nguyên tử. Một hạt bụi cũng có thể làm sai lệch đường nét quang khắc. Một sai số nhỏ về nhiệt độ có thể khiến lớp màng lắng đọng bị vỡ. Một sai số nhỏ về thời gian cũng đủ để lớp màng bị ăn mòn quá mức, làm đứt đường mạch bên dưới. Chỉ cần tỷ lệ lỗi ở mỗi bước là 1%, hiệu suất của cả dây chuyền gần như bằng không.

Nhà máy chip – tổ hợp công nghiệp với tiêu chuẩn “trên trời”

Không chỉ phức tạp về mặt công nghệ, sản xuất chip bán dẫn còn là cuộc thử thách khắc nghiệt về thời gian và tổ chức vận hành. Để chế tạo xong một con chip, một tấm wafer phải quay vòng trong nhà máy liên tục khoảng ba tháng. Trong thời gian đó, wafer di chuyển qua hàng trăm thiết bị khác nhau, với tổng quãng đường lên tới hàng chục kilomet.

Ở các nhà máy quy mô lớn, tổng quãng đường di chuyển của tất cả wafer mỗi ngày có thể đạt tới 240.000 km, tương đương sáu vòng Trái Đất. Với mật độ “giao thông” dày đặc như vậy, chỉ riêng việc tối ưu đường đi của wafer trong nhà máy cũng đã là một bài toán vận hành cực kỳ phức tạp.

Sản xuất chip bán dẫn khó cỡ nào và những tiêu chuẩn “trên trời” phía sau nhà máy chip của Viettel -0
Nhà máy bán dẫn Viettel mục tiêu sẽ đi vào hoạt động từ năm 2027.

Tất cả những yếu tố này khiến nhà máy chế tạo chip bán dẫn trở thành một trong những tổ hợp công nghiệp phức tạp nhất mà con người từng xây dựng. Đó là nơi có các phòng sạch rộng đến vài hecta, quy tụ hàng trăm thiết bị tinh vi trị giá từ hàng triệu đến hàng trăm triệu USD, vận hành liên tục 24/7. Nhà máy phải quản lý, phân phối và sử dụng hơn 300 loại nguyên vật liệu, khí và hóa chất khác nhau, với quy trình kiểm soát nghiêm ngặt ở từng khâu.

Đi kèm với đó là những yêu cầu hạ tầng được xem là “trên trời”. Lượng điện tiêu thụ của một nhà máy chip có thể tương đương với khoảng 50.000 hộ gia đình, trong khi độ ổn định phải đạt mức cực cao, bởi chỉ vài giây sụt áp cũng có thể gây thiệt hại hàng triệu USD. Nguồn nước sử dụng phải là nước siêu tinh khiết, với hàm lượng carbon hữu cơ dưới một phần tỷ, sạch gấp khoảng 2.000 lần tiêu chuẩn nước uống.

Phòng sạch trong nhà máy phải đạt cấp độ class 1, tức trong một mét khối không khí chỉ cho phép tối đa 35 hạt bụi, sạch gấp 10.000 lần so với tiêu chuẩn phòng mổ. Ngay cả rung chấn cũng bị kiểm soát nghiêm ngặt, với mức cho phép chỉ 12,5 phần triệu mét trên giây – những rung động mà con người không thể cảm nhận được cũng đã bị xem là quá mạnh đối với hoạt động của nhà máy.

Chính từ những yêu cầu khắt khe gần như tuyệt đối đó, có thể hiểu vì sao trên thế giới chỉ có một số rất ít quốc gia có khả năng xây dựng và vận hành thành công các nhà máy chế tạo chip bán dẫn. Trong bối cảnh ấy, việc Viettel được giao nhiệm vụ chủ trì triển khai và vận hành Nhà máy chế tạo chip bán dẫn công nghệ cao mang ý nghĩa đặc biệt quan trọng.

Sản xuất chip bán dẫn vì thế không chỉ là câu chuyện của máy móc hay vốn đầu tư, mà là phép thử ở giới hạn cao nhất của trình độ khoa học – công nghệ, năng lực tổ chức và kỷ luật công nghiệp. Và chính từ những tiêu chuẩn “trên trời” ấy, việc Việt Nam chính thức bước vào công đoạn chế tạo chip, với dấu mốc là nhà máy do Viettel chủ trì triển khai, cho thấy một bước đi dài hạn, bài bản và mang ý nghĩa nền tảng cho tương lai của nền kinh tế số.

An An

Các tin khác

Huấn luyện chuyên sâu về an toàn thông tin “Security Bootcamp 2026”

Huấn luyện chuyên sâu về an toàn thông tin “Security Bootcamp 2026”

Sáng 10/9, tại Đắk Lắk, Hiệp hội Internet Việt Nam phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh Đắk Lắk tổ chức “Security Bootcamp 2026” lần thứ 12 với chủ đề “Agentic Security”, tập trung vào xu hướng AI chuyển từ vai trò hỗ trợ sang chủ động tham gia phát hiện, phân tích và ứng phó với các mối đe dọa an ninh mạng.

Từ AI đến sản xuất xanh: Những bài toán lớn tại IMC 2026

Từ AI đến sản xuất xanh: Những bài toán lớn tại IMC 2026

Không còn nhiều dư địa để cạnh tranh chỉ bằng lợi thế chi phí, ngành sản xuất Việt Nam đang phải đồng thời giải nhiều bài toán về công nghệ, năng lượng, nhân lực và chuỗi cung ứng. Diễn ra từ ngày 9 đến 11/9/2026 tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (VEC), Hội nghị Công nghiệp Sản xuất Quốc tế Việt Nam 2026 (IMC 2026) quy tụ cơ quan quản lý, tập đoàn công nghệ, doanh nghiệp sản xuất và các nhà mua hàng lớn, hướng tới tìm kiếm giải pháp và mở rộng cơ hội hợp tác.

Cảnh báo giả danh Công an để lừa đảo qua ứng dụng VNeID

Cảnh báo giả danh Công an để lừa đảo qua ứng dụng VNeID

Bộ Công an nhiều lần cảnh báo thủ đoạn sử dụng ứng dụng VNeID giả mạo hoặc đường dẫn chứa mã độc chiếm quyền điều khiển thiết bị, thu thập thông tin để lừa đảo chiếm đoạt tài sản. Vì vậy, người dân cần bình tĩnh xác minh trước khi cung cấp thông tin, hoặc thực hiện yêu cầu liên quan đến tài khoản, thiết bị và tài sản...

Khơi nguồn đổi mới sáng tạo và kết nối trí thức Việt – Hàn

Khơi nguồn đổi mới sáng tạo và kết nối trí thức Việt – Hàn

Ngày 5/9, tại thành phố Daegu (Hàn Quốc), Diễn đàn Kết nối Tri thức Việt Nam – Hàn Quốc (VK Connect 2026) với chủ đề “Đổi mới sáng tạo trong kỷ nguyên số” đã diễn ra thành công, quy tụ hơn 300 đại biểu là các giáo sư, chuyên gia, nhà khoa học, doanh nghiệp và du học sinh hai nước.

Dành tới 6 tỷ đồng thực hiện nhiệm vụ phát triển dược liệu quý từ cây Bách bộ tại Phú Thọ

Dành tới 6 tỷ đồng thực hiện nhiệm vụ phát triển dược liệu quý từ cây Bách bộ tại Phú Thọ

Quỹ Phát triển khoa học và công nghệ Quốc gia (Nafosted) vừa chính thức thông báo kế hoạch đặt hàng nhiệm vụ khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo cấp thiết. Nhiệm vụ được triển khai dựa trên đề xuất đặt hàng từ Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam, nhằm phát triển bền vững nguồn dược liệu và cải thiện sinh kế cho cộng đồng địa phương.

Tốc độ Internet Việt Nam lọt top 10 thế giới

Tốc độ Internet Việt Nam lọt top 10 thế giới

Việt Nam vừa ghi thêm một dấu mốc quan trọng trên bản đồ hạ tầng số toàn cầu khi lần đầu tiên lọt vào nhóm 10 quốc gia có tốc độ Internet nhanh nhất thế giới ở cả hai hạng mục băng rộng di động và băng rộng cố định.

Doanh nghiệp công nghệ số bứt phá trước “sức ép” xuyên biên giới

Doanh nghiệp công nghệ số bứt phá trước “sức ép” xuyên biên giới

Thị trường công nghệ số Việt Nam đang chứng kiến cuộc cạnh tranh gay gắt giữa các doanh nghiệp nội địa và các tập đoàn đa quốc gia. Sự chiếm ưu thế của các nền tảng xuyên biên giới đặt ra thách thức lớn về bảo đảm an toàn thông tin, bảo vệ chủ quyền số và nâng cao năng lực tự chủ công nghệ.

Từ 15/9: Tắt sóng mạng 2G trên phạm vi toàn quốc

Từ 15/9: Tắt sóng mạng 2G trên phạm vi toàn quốc

Theo thông tin từ Cục Tần số vô tuyến điện, Bộ Khoa học và Công nghệ cho biết, từ ngày 15/9/2026, các doanh nghiệp viễn thông Việt Nam sẽ chính thức tắt sóng mạng 2G trên phạm vi toàn quốc.

Tập đoàn Qualcomm đề xuất hợp tác với Việt Nam về AI và bán dẫn

Tập đoàn Qualcomm đề xuất hợp tác với Việt Nam về AI và bán dẫn

Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ Vũ Hải Quân vừa có buổi tiếp và làm việc với ông Cristiano Amon, Chủ tịch kiêm Tổng Giám đốc Điều hành Tập đoàn Qualcomm. Tại buổi làm việc, ông Cristiano Amon bày tỏ mong muốn Việt Nam trở thành một trong những trung tâm AI tương lai của Qualcomm, đồng thời đề xuất hai nội dung hợp tác trọng tâm.

Đấu giá mạng di động H2H 75 với giá khởi điểm 2,5 tỷ đồng

Đấu giá mạng di động H2H 75 với giá khởi điểm 2,5 tỷ đồng

Cục Viễn thông, Bộ Khoa học và Công nghệ vừa chính thức ban hành Thông báo số 3795/TB-CVT thông báo rộng rãi về việc lựa chọn tổ chức hành nghề đấu giá tài sản để thực hiện cuộc đấu giá quyền sử dụng mã mạng di động H2H 75. Đây là một sự kiện thu hút sự quan tâm lớn của ngành viễn thông trong nước.

Từ sông Hàn, “trở về” thời khắc thiêng liêng của mùa Thu độc lập

Từ sông Hàn, “trở về” thời khắc thiêng liêng của mùa Thu độc lập

Lần đầu tiên tại Đà Nẵng, người dân và du khách có cơ hội “trở về” Quảng trường Ba Đình lịch sử qua công nghệ thực tế ảo (VR), sống lại thời khắc thiêng liêng của mùa Thu độc lập – khi Chủ tịch Hồ Chí Minh đọc Tuyên ngôn Độc lập, khai sinh nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa ngày 2/9/1945.