Trông chờ nhà máy sản xuất chip đầu tiên của Việt Nam

Việt Nam đặt mục tiêu có nhà máy sản xuất chip bán dẫn đầu tiên vào năm 2026, tuyên bố của Thủ tướng Phạm Minh Chính với Hiệp hội Bán dẫn Toàn cầu (SEMI) tại Triển lãm quốc tế về bán dẫn SEMI Expo Việt Nam ở Hà Nội cuối tuần qua một lần nữa khẳng định tham vọng quốc gia vươn lên trong chuỗi giá trị chip toàn cầu.

Nhà máy sản xuất chip – hay fab – là một trong những cơ sở công nghiệp phức tạp và tốn kém nhất trên thế giới, nơi tạo ra “bộ não” của mọi thiết bị điện tử hiện đại.

Mỗi fab thường cần đầu tư hàng tỷ đôla, với môi trường sạch hơn cả phòng phẫu thuật để đảm bảo không hạt bụi nào lọt vào quá trình chế tạo transistor có kích thước chỉ vài nanomet. Trong một quy trình làm việc điển hình, một công ty bên ngoài sẽ gửi các thiết kế chip của mình đến fab. Tại đây, các kỹ sư dùng hệ thống công nghệ tinh vi để khắc, lắng đọng phân tử và “xây” những thiết kế đó lên các tấm silicon thông qua hàng trăm bước chính xác và được kiểm soát chặt chẽ. Các công cụ kiểm tra quang học có độ phân giải cao đóng vai trò then chốt trong suốt quá trình này nhằm đảm bảo sản lượng, hiệu suất và độ tin cậy của chip.

Đây là những công nghệ đỉnh cao của sự kết hợp vật lý, hóa học và kỹ thuật vật liệu mà con người từng tạo ra. Các chuyên gia cho rằng một fab không chỉ là biểu tượng của sức mạnh công nghệ mà còn là nền tảng chiến lược cho an ninh kinh tế và năng lực đổi mới quốc gia, tương tự vai trò của ngành công nghiệp dầu khí trong thế kỷ 20.

Bằng hành động này, Việt Nam đang tìm cách bước lên nấc thang cao hơn trong chuỗi giá trị công nghệ, chuyển từ việc chủ yếu lắp ráp thiết bị điện tử (như điện thoại và máy tính) sang sản xuất chính linh kiện cốt lõi của chúng.

Các trung tâm sản xuất mới đồng nghĩa với nhu cầu gia tăng đối với các dịch vụ thiết kế chip, thiết kế hướng kiểm thử (DFT), đóng gói và xác minh sản phẩm, theo nhận định của Trisemi Technologies – một startup Ấn Độ chuyên thiết kế chip hiệu năng cao. Công ty này đang mở rộng văn phòng thiết kế sang các nước Đông Nam Á, và cho rằng sự xuất hiện của một fab tại Việt Nam có thể tạo ra điểm hội tụ mới cho ngành, góp phần đa dạng hóa hệ sinh thái bán dẫn toàn cầu vốn hiện vẫn tập trung chủ yếu ở Mỹ, Đài Loan và Hàn Quốc.

Những năm gần đây, khi căng thẳng địa chính trị Trung-Mỹ tiếp tục gia tăng, Đông Nam Á đã trở thành ngã tư sản xuất chất bán dẫn mới. Với thế mạnh về đóng gói và thử nghiệm (APT), Malaysia đang tích cực mở rộng sang lĩnh vực sản xuất và thiết kế bán dẫn. Singapore hiện là quốc gia duy nhất ở Đông Nam Á có nhà máy đúc chip và chuỗi cung ứng bán dẫn hoàn chỉnh. Sự gần gũi về địa lý giữa hai quốc gia này đang tạo ra một sự cộng hưởng, khi các cụm công nghệ APT đang phát triển mạnh ở Malaysia cùng với thị phần sản xuất bán dẫn ngày càng tăng của Singapore cho phép một con chip được tạo ra nhanh chóng và ứng dụng thương mại ngay lập tức, từ đó giúp các cụm công nghiệp này tránh được rủi ro gián đoạn chuỗi cung ứng.

Các nước xung quanh gồm Thái Lan, Việt Nam và Philippines cũng đang ráo riết cạnh tranh giành thị phần kinh doanh của chip. Vốn có lợi thế về chi phí và nguồn lao động, cả ba nước đã đầu tư phát triển năng lực đóng gói và đang đi lên các công đoạn sản xuất thượng nguồn, như sản xuất và thiết kế chip. Chính phủ các nước đã tung ra hàng loạt chính sách ưu đãi hấp dẫn nhằm lôi kéo các tập đoàn bán dẫn quốc tế.

Nhìn chung, Đông Nam Á đã xây dựng được nền tảng bước đầu trong chuỗi cung ứng bán dẫn, và đang quyết liệt mở rộng sang các mảng có giá trị gia tăng cao hơn.

Lực đẩy cho các ngành công nghiệp nội địa

Con chip nhỏ bé đóng vai trò mấu chốt trong mọi thiết bị hiện đại: từ điện thoại, ô tô, thiết bị y tế cho đến máy móc công nghiệp. Nhịp độ đổi mới sáng tạo của các ngành công nghiệp sản xuất các thiết bị phụ thuộc lớn vào việc tiếp cận nguồn cung ứng chip từ các fab.

Trong buổi trao đổi với chính quyền Hà Nội hồi tháng 10 vừa qua, PGS.TS Nguyễn Trần Thuật từ Viện Bán dẫn và Vật liệu tiên tiến (Đại học Quốc gia Hà Nội), nhận xét rằng Việt Nam đặt kỳ vọng vào thiết kế chip và hiện cũng sở hữu một số công ty và viện, trường trong khối ngành kỹ thuật có năng lực thiết kế chip, nhưng một rào cản lớn vẫn tồn tại là trong nước chưa có bất kỳ nhà máy chế tạo chip nào.

Hệ quả là, một con chip thiết kế xong phải gửi ra nước ngoài để sản xuất, rồi mới đem về kiểm tra, đánh giá, điều chỉnh và đôi khi phải thiết kế lại nhiều vòng trước khi ra sản phẩm cuối cùng. Quá trình này có thể kéo dài từ sáu tháng đến hai năm, trong khi tốc độ phát triển các ứng dụng công nghệ số không ngừng tăng từng ngày. Vì vậy, theo ông, chừng nào Việt Nam chưa có một nhà máy chế tạo chip, dù là dạng nhỏ, thì chừng đó, mảng thiết kế chip sẽ chưa thể bứt phá.

Tín hiệu tích cực là nhà máy đó sắp hình thành, với quyết định của Chính phủ giao cho Bộ Quốc phòng và Tập đoàn Viettel chịu trách nhiệm xây dựng một nhà máy chế tạo chip bán dẫn quy mô nhỏ, ứng dụng công nghệ cao. Đề án đã được khởi động trong năm nay.

Theo một nguồn tin từ Viettel, nhà máy này có khả năng sản xuất từ 5.000 đến 10.000 tấm wafer mỗi tháng. Số lượng chip trên mỗi tấm wafer sẽ thay đổi tùy vào kích thước của con chip. Ví dụ, với chip 5G của Viettel hiện có kích thước khoảng 10 mm, mỗi tấm wafer có thể chứa vài trăm con chip. Nhà máy dự kiến không chỉ phục vụ nhu cầu của Viettel mà còn nhận gia công cho các khách hàng bên ngoài, mở ra cơ hội mới cho ngành công nghiệp bán dẫn trong nước.

Một nhà máy độc lập, ít chịu ảnh hưởng từ các “ông lớn” như TSMC, sẽ giúp các nhà sáng tạo Việt Nam đi nhanh hơn trong việc đưa những con chip thế hệ mới như chip AI, chip IoT vào sản phẩm mà mình mong muốn - dù đó là các máy đo độ ẩm thông minh cho đồng ruộng, bộ điều khiển trên xe điện, thiết bị vi lưu xét nghiệm máu, thiết bị quan trắc môi trường, hay những camera kiểm tra lỗi trên dây chuyền sản xuất.

Thông thường, các fab lớn sẽ ưu tiên các đơn hàng lớn, chẳng hạn như các nhà máy của TSMC sẽ ưu tiên các đơn hàng của Intel, nên những doanh nghiệp nhỏ đến từ khắp nơi trên thế giới sẽ phải xếp hàng chờ để được sản xuất chip theo thiết kế của mình.

Trong khi đó, không phải ngành công nghiệp nào cũng yêu cầu nhiều chip như ngành điện tử. Ví dụ, công nghiệp quốc phòng và hàng không vũ trụ sử dụng rất nhiều chất bán dẫn đặc biệt, với khối lượng rất nhỏ, chỉ vài trăm đến vài nghìn chip. Các thiết bị đeo theo dõi sức khỏe như đồng hồ đo nhịp tim và bước chân có thể cần số lượng chip lớn để phục vụ thị phần dân số trung lưu đang gia tăng, trong khi các thiết bị y tế cần cấp phép để chẩn đoán hoặc điều trị bệnh lại được sản xuất với số lượng hạn chế hơn nhiều. Những đơn hàng chip nhỏ như vậy phải được gộp với nhau đến khi đủ số lượng mới có thể tiếp nhận sản xuất.

Do vậy, nhà máy chip của Viettel có thể giúp Việt Nam ưu tiên nhu cầu sản xuất của chính mình, dễ tiếp cận về mặt địa lý hơn, và trở thành đòn bẩy giúp các nhà sáng tạo Việt Nam rút ngắn quãng đường từ phòng thí nghiệm đến thị trường.

Trong bối cảnh Việt Nam đang tập trung vào chuyển đổi số và nhấn mạnh vào việc phát triển năng lực công nghệ nội địa, thì điều này có ý nghĩa chiến lược vì đầu ra của ngành chip chính là đầu vào của các thiết bị, ứng dụng kỹ thuật số.

Lựa chọn nào của Việt Nam?

Việc xây dựng nhà máy chip đầu tiên của Việt Nam chắc chắn sẽ phải đối mặt với nhiều thách thức công nghệ. Kinh nghiệm quốc tế cho thấy việc gia nhập lĩnh vực sản xuất chip đòi hỏi phải vượt qua những rào cản lớn về chi phí, thiết bị, nguồn cung vật liệu, đội ngũ kỹ sư và kiến thức chuyên sâu.

Ngay cả nhiều tập đoàn đa quốc gia từng sở hữu nhà máy riêng cũng chọn thuê ngoài với TSMC thay vì tự sản xuất, bởi chi phí và độ phức tạp quá lớn. Chỉ một số ít công ty duy trì nhà máy riêng như Intel hay Samsung mới có thể theo kịp các chip tiên tiến, trong khi phần lớn phải làm chip cũ hơn hoặc phụ thuộc TSMC.

Một nhà máy sản xuất chip phụ thuộc vào một chuỗi cung ứng rất đặc thù: những máy móc chính xác quan trọng chỉ được sản xuất bởi vài công ty ở Hà Lan, Đức, Nhật Bản. Nguyên liệu tinh khiết chỉ một số nơi cung cấp. Ngoài ra còn có các bằng sáng chế và sở hữu trí tuệ, trong đó một số chịu sự quản lý gắt gao của Mỹ nhằm hạn chế chuyển giao tới các quốc gia khác. Chưa kể đến các điều kiện sản xuất đòi hỏi tiêu chuẩn cao như nước tinh khiết, không khí sạch và phòng sạch.

Quy mô đầu tư sẽ phụ thuộc vào phân khúc sản phẩm đầu ra. TSMC mới đây đầu tư 40 tỷ USD cho nhà máy tiên tiến sản xuất chip 2 nm dành cho các chip hiệu năng cao như CPU hay card đồ họa, có cấu trúc nano chỉ vài nguyên tử và cực kỳ khó sản xuất. Tuy nhiên, có những nhà máy công nghệ thấp hơn có thể được thiết lập với chi phí tối thiểu từ 1-5 tỷ USD, nhằm đến các loại chip phổ thông hơn, dễ sản xuất hơn như trong ô tô hay thiết bị điện tử gia dụng.

Với bối cảnh đó, một số nhà quan sát tin rằng phương án khả thi cho Việt Nam là bắt đầu từ các quy trình chip phổ thông tầm 40-100 nm, từ đó học hỏi quy trình, xây dựng đội ngũ và từng bước nâng cao năng lực công nghệ.

Bài đăng KH&PT số 1370 (số 46/2025)

Khoahocphattrien