Tiên phong công nghiệp bán dẫn và những “bài học Viettel”

Phòng lab của Ban Công nghệ bán dẫn, với những màn hình chi chít các dòng mã và sơ đồ mạch, là nơi đánh dấu thành công đầu tiên của Tập đoàn Viettel trong ngành công nghiệp mà cả thế giới đang quan tâm – bán dẫn. Tại đây, trước là Trung tâm vi mạch, nhóm kỹ sư do TS. Nguyễn Trung Kiên dẫn đầu đã thiết kế thành công chip 5G DFE, con chip phức tạp nhất trong khu vực Đông Nam Á cho đến nay.

Con chip xử lý tín hiệu vô tuyến trạm 5G, với khả năng xử lý 1.000 tỷ phép tính mỗi giây, đã được trưng bày tại Ngày hội Đổi mới Sáng tạo Quốc gia, nhưng không nhiều người biết rằng đây là thành quả dựa trên hàng chục năm đầu tư cho nghiên cứu phát triển (R&D) và cũng đã để lại những “bài học Viettel” cho các sản phẩm tiếp theo.

Chế tạo một con chip bán dẫn đòi hỏi từ 4 đến 6 tháng và trải qua hơn 500 bước riêng biệt, từ thiết kế đến sản xuất và kiểm định, và các linh kiện di chuyển trung bình 70 lần qua các quốc gia trước khi đến tay người dùng cuối. Với độ phức tạp cao, ngành công nghiệp bán dẫn là cốt lõi cho các ngành quan trọng khác như điện tử, chuyển đổi số trị giá hàng chục nghìn tỷ USD. Trong trường hợp 5G, các con chip xử lý vô tuyến và băng gốc sẽ là thành phần không thể thiếu trong hàng trăm triệu các trạm thu phát mà thế giới cần để triển khai mạng viễn thông thế hệ mới.

Cũng vì giá trị chiến lược này mà Chiến lược phát triển công nghiệp bán dẫn Việt Nam đến năm 2030 xác định bán dẫn giữ vai trò then chốt trong nền kinh tế số và được Đảng, Nhà nước đặt ưu tiên hàng đầu. Mục tiêu đến năm 2030, Việt Nam hình thành năng lực cơ bản trong tất cả các công đoạn từ nghiên cứu, thiết kế, sản xuất, đóng gói và kiểm thử.

Thiếu tướng Nguyễn Đình Chiến, Phó Tổng Giám đốc Tập đoàn Viettel, khẳng định: "Viettel là Tập đoàn công nghệ cao hàng đầu của quốc gia, xác định sứ mệnh là chủ lực phát triển công nghiệp bán dẫn.”

Bài học từ những thiết bị lớn để tạo ra con chip nhỏ

Một trong những bài học lớn nhất của Viettel là tích luỹ năng lực nghiên cứu phát triển (R&D). “Công nghiệp bán dẫn là một ngành khó, đòi hỏi tri thức sâu về các lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế, sản xuất các hệ thống điện tử, công nghệ thông tin, công nghiệp công nghệ cao. Các lĩnh vực này cũng là các nhiệm vụ lớn mà Viettel đã đặt ra cho mình trong suốt quá trình phát triển, và vì thế Viettel có đủ nền tảng để đi vào công nghiệp bán dẫn”, TS. Nguyễn Trung Kiên, Phó Ban Công nghệ bán dẫn của Tập đoàn Viettel, giải thích.

Những “bài học” dài hơi về các hệ thống điện tử, công nghệ thông tin được chính thức bắt đầu vào tháng 1/2011, thời điểm Viettel thành lập bộ phận R&D chuyên trách đầu tiên, Viện Nghiên cứu và phát triển Viettel.

9 năm sau, khi đã trải qua các hướng nghiên cứu về thiết bị điện tử, viễn thông, công nghệ mạng, vi mạch, v.v… đơn vị này (từ năm 2019 là Tổng Công ty Công nghệ cao Viettel - VHT) trở thành nơi đầu tiên thực hiện thành công cuộc gọi 5G trên thiết bị mạng do Việt Nam nghiên cứu chế tạo. Kết quả này đưa Viettel trở thành nhà mạng đầu tiên trên thế giới và là nhà sản xuất thứ 6 trên thế giới sản xuất thành công thiết bị 5G.

Ông Nguyễn Chí Linh, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu thiết bị vô tuyến băng rộng VHT, người phụ trách nghiên cứu và phát triển trạm thu phát gốc vô tuyến 5G khi đó, chia sẻ: “Thành công này bắt nguồn từ nghiên cứu tiền khả thi về 5G và các nghiên cứu về thiết bị 4G bắt đầu từ 2016.”

Việc sẵn sàng đi vào lĩnh vực công nghiệp mới, thay vì chỉ chấp nhận các giải pháp sẵn có như hầu hết các nhà mạng trên thế giới, đã giúp Viettel chủ động trong việc triển khai mạng viễn thông và bây giờ tiếp tục đem lại “quả ngọt” khi đem lại cho Viettel chuyên môn để tham gia vào công nghiệp bán dẫn.

“Lý do Viettel làm được các con chip 5G là vì đã nghiên cứu, nắm được nguyên lý của các thiết bị viễn thông 4G, 5G để có thể ‘thu nhỏ’ hệ thống lớn thành các thiết kế vi mạch”, TS. Kiên cho biết. “Đến nay, Viettel vẫn có ưu thế mà chưa nhà sản xuất nào trên thế giới có được: môi trường kiểm định, thử nghiệm sản phẩm thực tế nhanh của một nhà khai thác viễn thông.”

Với những lợi thế này, Viettel thiết kế chip từ những bước đầu tiên, bao gồm cả thiết kế kiến trúc, sơ đồ nguyên lý cơ bản, phát triển các công nghệ lõi đáp ứng yêu cầu xử lý của các lĩnh vực như viễn thông, công nghệ thông tin, AI… sau đó chạy thử trên phần mềm mô phỏng và tối ưu thiết kế.

Bài học từ con chip đầu tiên đến không gian tăng trưởng mới

“Quá trình phát triển các con chip 5G đến nay cũng đem lại những bài học kinh nghiệm trong nghiên cứu, thiết kế và sản xuất”, TS. Kiên cho biết. “Đầu tiên đó là kinh nghiệm về phát triển, mở rộng đội ngũ chuyên gia về bán dẫn để đáp ứng được nhanh hơn các nhu cầu về nghiên cứu, thiết kế chip. Ngoài ra, doanh nghiệp muốn tham gia vào ngành bán dẫn thì cũng cần tham gia vào hệ sinh thái thông qua các hoạt động hợp tác, nghiên cứu để dễ tiếp cận hơn với nguồn tri thức, công cụ.”

Ông cho biết bộ phận bán dẫn của Viettel hiện làm việc cùng Học viện Viettel để thiết kế một chương trình đào tạo mới cũng như đào tạo cập nhật kỹ năng cho các kỹ sư, với mục tiêu đến 2030 có 1.000 kỹ sư bán dẫn, trong đó có 700 nhân sự khâu thiết kế, 300 nhân sự khâu sản xuất. Vào tháng 6, Ban Công nghệ bán dẫn của Viettel cũng đã có các trao đổi bước đầu với Trường Đại học Công nghệ Thông tin (Đại học Quốc gia TP.HCM) về hợp tác nghiên cứu, đào tạo trong lĩnh vực vi mạch bán dẫn.

“Viettel xác định đây là chặng đường dài, cần có một lộ trình tiếp cận hợp lý, vững chắc cả về nghiên cứu cơ bản và kinh doanh. Để phát triển công nghiệp bán dẫn, cần thiết kế, sản xuất các con chip đáp ứng được nhu cầu của các doanh nghiệp, các hệ thống điện tử trong nước, nhu cầu an ninh quốc gia. Đây là nền tảng để phát triển các công nghệ chip tiên tiến, thế hệ mới, mở rộng cung cấp ra nước ngoài”, Phó Tổng Giám đốc Chiến cho biết.

Nói về các sản phẩm tiếp theo của Viettel, ông cho biết chip DFE chỉ là bước khởi đầu. Với các công nghệ đã làm chủ, Viettel tiếp tục phát triển các con chip phức tạp hơn, bao gồm chip xử lý băng gốc (baseband) - con chip phức tạp nhất trong hệ sinh thái thiết bị viễn thông 5G và chip xử lý AI tại biên.

Hiện nay, hầu hết các tương tác giữa người dùng với các mô hình AI đều được thực hiện thông qua đám mây, xử lý tại máy chủ và trả về phản hồi. Điều này kéo theo một số nhược điểm: cần truy cập internet và buộc người dùng chia sẻ dữ liệu. Khi mô hình AI ngày càng xử lý nhiều dữ liệu nhạy cảm về cá nhân, công việc, xử lý trực tiếp trên thiết bị hay xử lý tại biên trở thành nhu cầu lớn. Do đó, cần có các con chip xử lý AI nhỏ, hiệu năng cao và tiết kiệm năng lượng để có thể tích hợp trên điện thoại, laptop.

“Các sản phẩm bán dẫn mà Viettel tiếp tục nghiên cứu phát triển sẽ là các con chip có độ khó cao, phục vụ cho thị trường lớn. Hai điều kiện này đảm bảo cho việc phát triển công nghệ cũng như hiệu quả kinh doanh”, TS. Kiên cho biết.

“Các thế hệ lãnh đạo Viettel từ trước đến nay luôn xác định R&D là nền tảng để tạo ra giá trị bền vững. Nhận những nhiệm vụ lớn của quốc gia, tìm cách giải những bài toán khó nhất là cách Viettel tìm ra những không gian tăng trưởng mới”, Phó Tổng Giám đốc Chiến nói.