Học viện Kỹ thuật quân sự: làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo vi mạch bán dẫn định hướng lưỡng dụng

Tiềm năng công nghệ bán dẫn

Ngành công nghiệp bán dẫn trên thế giới có quy mô thị trường đạt 600 tỷ USD và còn tiếp tục tăng trưởng trung bình theo dự báo khoảng 12.2% trong những năm kế tiếp để đạt mức ~1,300 tỷ USD vào 2030^[1]. Cùng với xu hướng dịch chuyển chuỗi cung ứng sản phẩm điện tử từ Trung Quốc sang Việt Nam gần đây, Chính phủ Việt Nam đã chủ động triển khai những chính sách và sáng kiến nhằm thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp bán dẫn trong nước. Những nỗ lực này bao gồm đẩy mạnh đào tạo kỹ sư chất lượng cao, khuyến khích nghiên cứu thiết kế vi mạch cùng với việc thu hút đầu tư trực tiếp nước ngoài vào lĩnh vực then chốt này.

Cụ thể, Nghị quyết 124/NQ-CP ngày 07/8/2023 của Chính phủ yêu cầu các bộ ngành liên quan nghiên cứu, xây dựng Đề án Phát triển nguồn nhân lực cho ngành công nghiệp bán dẫn đến năm 2030; Việc thành lập Trung tâm Đào tạo điện tử, vi mạch bán dẫn (Electronics and Semiconductor Center - ESC) tại Khu công nghệ cao thành phố Hồ Chí Minh (SHTP) với sự tham gia tài trợ của Synopsys^[2]; Bộ Giáo dục đào tạo (GDĐT) đã triển khai Hội thảo về đào tạo vi mạch tại Đà Nẵng ngày 19/10/2023 với nhiều tham luận từ các cơ sở đào tạo đại học và công ty, trong đó tập trung vào chiến lược phát triển nguồn nhân lực cho thiết kế vi mạch tại Việt Nam tới năm 2030. Tiếp đó, một hội thảo quốc tế do NIC tổ chức tại Hòa Lạc 30/10/2023 với nhiều tham luận của các công ty lớn (Intel, Samsung, Cadence, Synopsy), và đại diện hiệp hội bán dẫn Mỹ, các trường đại học nước ngoài,.. Các ý kiến đều nhận định trong gần 10 năm tới là thời điểm vàng cho Việt Nam tham gia vào chuỗi giá trị vi mạch^[3].

Ảnh minh họa.

Nhiều trường đại học lớn như ĐH Bách khoa Hà Nội, ĐHQG TPHCM, ĐHQG Hà Nội đang chuẩn bị và đưa vào triển khai các chương trình đào tạo thiết kế vi mạch hoặc các chương trình ngắn hạn chuyển loại Kỹ sư. Bộ GDĐT cũng cam kết hỗ trợ trong tuyển sinh và xây dựng chương trình, cơ sở vật chất cho mở chuyên ngành này. Đáng chú ý, Việt Nam đã thành lập Trung tâm Đổi mới sáng tạo Quốc gia (NIC) và 03 khu công nghệ cao tại Thành phố Hồ Chí Minh, Hòa Lạc (Hà Nội) và Đà Nẵng sẵn sàng đón các nhà đầu tư ngành bán dẫn với cơ chế ưu đãi cao. NIC và các khu công nghệ cao này sẽ là cầu nối quan trọng để hỗ trợ phát triển hệ sinh thái ngành bán dẫn Việt Nam^[4].

Mặt khác, Chính phủ đã ban hành các thông tư hướng dẫn nhằm tạo hành lang thuận lợi cho các công ty lớn đầu tư vào Việt Nam, như Intel (TPHCM), Samsung (Thái Nguyên)^[5], và gần đây nhất là Amkor (Bắc Ninh)^[6]. Việt Nam còn có lợi thế về vị trí địa lý với các cảng biển lớn và cảng hàng không quốc tế hiện đại. Nguồn nhân lực trẻ, dồi dào cùng với chi phí mặt bằng và nhân công hấp dẫn đã làm cho Việt Nam trở thành điểm đến lý tưởng cho các công ty nước ngoài, đặc biệt là trong ngành công nghiệp bán dẫn. Hiện tại, chỉ có khoảng 50 công ty, trong đó có 5 công ty Việt Nam, hoạt động trong lĩnh vực vi mạch. Tuy nhiên, con số này đang tăng lên nhờ vào sự gia tăng nguồn cung nhân lực trong nước.

Thực hiện chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ, Bộ GD&ĐT dự kiến tuyển sinh đào tạo trên 1.000 nhân lực trong lĩnh vực thiết kế vi mạch bán dẫn trong năm 2024. Các lĩnh vực liên quan sẽ tuyển khoảng trên 7.000 và sẽ tăng dần chỉ tiêu tuyển sinh mỗi năm từ 20 đến 30%.

Tiềm lực nghiên cứu, đào tạo của giảng viên HVKTQS về công nghệ vi mạch bán dẫn

Ngay từ những năm đầu tiên của thế kỷ 21, con chip đầu tiên của người Việt Nam - chip vi xử lý 8 bit do ĐHQG TP HCM nghiên cứu và thiết kế - đã ra đời, tạo cảm hứng mạnh mẽ cho giảng viên các trường đại học kỹ thuật trên cả nước. HVKTQS là một trong số đó. Trong bối cảnh này, lãnh đạo Học viện đã triển khai những ý tưởng và bước đi đầu tiên nhằm xây dựng và phát triển ngành vi mạch bán dẫn phục vụ cả quốc phòng-an ninh và dân dụng.

Lễ ký kết MoU giữa Viện THHT và CTCP bán dẫn FPT hợp tác về vi mạch bán dẫn.

Đầu năm 2008, HVKTQS đã tổ chức một khóa học thiết kế vi mạch cơ bản cho các giảng viên, đặt nền móng cho nhiều cán bộ trẻ theo đuổi nghiên cứu trong lĩnh vực này và trở thành những chuyên gia uy tín như PGS. TS Hoàng Văn Phúc, PGS. TS Trịnh Quang Kiên, PGS. TS Lương Duy Mạnh. Hiện nay, HVKTQS đã xây dựng được đội ngũ hơn 20 giảng viên chuyên nghiên cứu và giảng dạy các học phần liên quan đến thiết kế vi mạch bán dẫn, chủ yếu tập trung tại Khoa Vô tuyến Điện tử (VTĐT) và Viện Tích hợp hệ thống (THHT).

Khoa Vô tuyến Điện tử hiện có đội ngũ giảng viên giàu kinh nghiệm, được đào tạo chuyên sâu về thiết kế vi mạch số, vi mạch tương tự và vi mạch cao tần tại các trường và nhóm nghiên cứu uy tín trên thế giới.Trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học, Khoa VTĐT đã đạt nhiều thành tựu nổi bật. Khoa đã được cấp 04 bằng sáng chế về lĩnh vực liên quan. Hằng năm, Khoa công bố từ 15-20 công trình nghiên cứu liên quan đến vi mạch, trong đó có 3-5 công trình thuộc danh mục SCIE. Ngoài ra, Khoa đã thực hiện một sốđề tài nghiên cứu về vi mạch.

Một số kết quả nghiên cứu tiêu biểu trong lĩnh vực thiết kế vi mạch bán dẫn của Khoa VTĐT được minh họa trong hình dưới đây.

Một số sản phẩm vi mạch bán dẫn của Khoa Vô tuyến điện tử.

Viện THHT có đội ngũ 14 cán bộ nghiên cứu và giảng dạy chuyên sâu về vi mạch bán dẫn. Trong số đó, 04 người đã được đào tạo bậc Tiến sĩ tại Nhật Bản và Hàn Quốc, 06 người được đào tạo chuyên sâu tại các trung tâm đào tạo vi mạch trong nước, và 04 người hiện đang giảng dạy kiến thức cơ bản về thiết kế vi mạch bán dẫn.

Từ năm 2013, Viện THHT đã được đầu tư Phòng thí nghiệm Nghiên cứu và Thiết kế Vi mạch tích hợp chuyên dụng. Phòng thí nghiệm này được trang bị hệ thống máy chủ, phần mềm chuyên dụng để thiết kế vi mạch và các thiết bị tiên tiến như máy hàn chân chip (wire bonding) và thiết bị đo lường hiện đại.

Hình 2: Các trang thiết bị tại PTN phục vụ nghiên cứu, đào tạo vi mạch bán dẫn.

Đến tháng 8/2020, Viện THHT chính thức đưa Trung tâm Nghiên cứu Thiết kế Vi mạch Chuyên dụng (NCTKVMCD) vào hoạt động và đã đạt được những kết quả nghiên cứu khả quan. Từ đó đến nay, Viện đã tổ chức 04 khóa học về thiết kế và chế tạo mạch điện tử sử dụng vi mạch cho các cơ quan, nhà máy trong Quân đội và Ban Cơ yếu Chính phủ. Viện đã chủ trì thực hiện 03 đề tài cấp Quốc gia, 02 đề tài hợp tác quốc tế, và tham gia 02 đề tài cấp Quốc gia khác trong lĩnh vực thiết kế vi mạch và bảo mật phần cứng.

Viện THHT cũng đã xây dựng mối quan hệ hợp tác nghiên cứu chặt chẽ với các nhóm nghiên cứu từ các trường đại học danh tiếng trên thế giới như Đại học Tokyo (VDEC), Đại học Điện tử - Thông tin (Nhật Bản), và Đại học Genoa (Ý). Thông qua sự hợp tác này, Viện đã làm chủ thiết kế nhiều vi mạch tiên tiến như vi mạch bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA) băng tần X, vi mạch mã hóa AES-128, vi mạch thu phát vô tuyến công suất thấp, vi mạch ổn áp (LDO), vi mạch vi xử lý trên nền tảng RISC-V, và mẫu thiết bị phát hiện Trojan phần cứng trong vi mạch chuyên dụng.

Hình 3: Một số sản phẩm vi mạch bán dẫn của Viện Tích hợp hệ thống.

HVKTQS hiện chưa có chuyên ngành đào tạo chính thức về thiết kế vi mạch. Thay vào đó, học viên và sinh viên bậc đại học cũng như sau đại học được tiếp cận lĩnh vực này như một phần của ngành kỹ thuật Điện tử viễn thông hoặc Kỹ thuật điện tử. Đây là mô hình mà nhiều trường đại học hàng đầu trên thế giới áp dụng. Sinh viên ngành Điện-điện tử sẽ được bổ sung các môn học chuyên ngành về công nghệ bán dẫn và thiết kế vi mạch thông qua phong trào nghiên cứu khoa học sinh viên, các môn học chuyên sâu trong những năm cuối và tiếp tục phát triển ở các bậc học cao hơn.

Các giảng viên HVKTQS đã xây dựng mối liên kết chặt chẽ với các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực thiết kế vi mạch tại Việt Nam như Ban Công nghệ Bán dẫn Viettel, CTCP Bán dẫn FPT, Qorvo Việt Nam, CoAsia, VIETA, Dolphin, Infineon,... nhằm nâng cao hiệu quả đào tạo và nghiên cứu. Đầu năm 2022, Viện THHT đã ký biên bản ghi nhớ hợp tác (MoU) với CTCP Bán dẫn FPT về đào tạo và nghiên cứu khoa học.

Hiện nay, hàng chục cựu sinh viên HVKTQS đang làm việc cho các công ty thiết kế vi mạch trong và ngoài nước, trở thành cầu nối tích cực giữa Học viện và doanh nghiệp. Mô hình liên kết nhà trường - sinh viên - doanh nghiệp này đã thúc đẩy và nâng cao hiệu quả hoạt động đào tạo và nghiên cứu trong lĩnh vực vi mạch bán dẫn.

Với đội ngũ giảng viên được đào tạo bài bản và giàu kinh nghiệm cùng cơ sở vật chất phòng thí nghiệm hiện đại và mối liên hệ bền chặt với doanh nghiệp, HVKTQS hứa hẹn sẽ trở thành một trong những đơn vị hàng đầu trong đào tạo thiết kế vi mạch bán dẫn trong và ngoài quân đội, góp phần tích cực vào mục tiêu chung của Chính phủ và quân đội về phát triển lĩnh vực vi mạch bán dẫn.

[1] https://www.fortunebusinessinsights.com/semiconductor-market-102365

[2] Thành lập Trung tâm đào tạo điện tử, vi mạch bán dẫn tại SHTP | BÁO SÀI GÒN GIẢI PHÓNG (sggp.org.vn)

[3] https://nic.gov.vn/tin-tuc/khanh-thanh-nic-co-so-hoa-lac-trien-lam-quoc-te-doi-moi-sang-tao-viet-nam-2023/

[4] https://dangcongsan.vn/kinh-te/day-manh-phat-trien-chuoi-cung-ung-nganh-cong-nghiep-ban-dan-648203.html

[5] https://semiconvn.com/home/tin-tuc-vi-mach/tin-tuc-vi-mach/6520-samsung-dau-tu-nha-may-vi-mach-o-thai-nguyen-.html

[6] https://vneconomy.vn/nha-may-ban-dan-lon-nhat-the-gioi-cua-amkor-tai-bac-ninh-chinh-thuc-di-vao-hoat-dong.htm