Xây nền móng để Việt Nam làm chủ những thế hệ chip bán dẫn tiếp theo

Đó là cách người Việt từng bước chuyển từ làm chủ một sản phẩm sang làm chủ năng lực thiết kế chip bán dẫn.

Chiều 3/11, một dấu mốc quan trọng trong hành trình làm chủ công nghệ bán dẫn của Việt Nam được xác lập khi chip bảo mật VGC v1.0, do các kỹ sư Việt Nam tự thiết kế, chính thức ra mắt.

Một nhiệm vụ, hai lời giải

Từ nhiệm vụ phát triển chip bảo mật do Bộ Quốc phòng giao, Viettel cùng Ban Cơ yếu Chính phủ hướng tới một mục tiêu dài hạn hơn: xây dựng nền tảng công nghệ để không chỉ làm ra VGC v1.0 mà còn có thể phát triển nhiều thế hệ chip bảo mật tiếp theo.

Mục tiêu này xuất phát từ thực tế. Mỗi sản phẩm bảo mật cần một con chip riêng. Song các con chip ấy đều dùng chung những “viên gạch” giống nhau: bộ xử lý, khối mã hóa, khối tạo khóa, cơ chế khởi động an toàn. Nếu làm từng chip riêng lẻ, đội ngũ kỹ sư lần nào cũng phải “xây lại từ móng”. Vì thế, Viettel cùng Ban Cơ yếu Chính phủ quyết định xây móng một lần, thật chắc, để thiết kế các con chip sau từ nền móng đó.

Ngành ô-tô từ lâu đã làm như vậy. Một hãng xe có thể dùng chung một bộ khung gầm cho nhiều mẫu xe khác nhau. Mỗi mẫu xe có kiểu dáng riêng, nhưng phần móng thì đã được thử nghiệm và hoàn thiện từ trước.

Nền tảng bán dẫn bảo mật cũng vận hành theo cách tương tự khi gồm một bộ thiết kế gốc, một “kho” các khối chức năng bảo mật dùng chung, và một quy trình kiểm tra đã được chuẩn hóa. Cách bảo vệ bản thiết kế chip cũng đã trở thành một bước cố định trong quy trình này.

VGC v1.0 là sản phẩm đầu tiên làm ra từ nền tảng ấy. Theo đội ngũ phát triển, các thế hệ chip tiếp theo sẽ không phải bắt đầu lại từ đầu, và thời gian phát triển có thể rút ngắn. Tầm nhìn này phù hợp với kinh nghiệm chung của ngành thiết kế chip.

Giáo sư Don Bouldin (Đại học Tennessee, Mỹ) từng ước tính, chuẩn bị một thành phần để dùng lại tốn thêm khoảng 50% công sức ban đầu, nhưng giúp thiết kế kế tiếp giảm khoảng 70%. Nói cách khác, cái giá bỏ ra cho nền tảng được thu hồi ngay từ con chip thứ hai.

Trung tướng Tào Đức Thắng, Ủy viên Ban Chấp hành Trung ương Đảng, Chủ tịch kiêm Tổng Giám đốc Tập đoàn Viettel, thừa nhận: “Nghiên cứu, thiết kế và phát triển chip bán dẫn bảo mật là lĩnh vực rất khó, đòi hỏi sự tích lũy lâu dài về tri thức, công nghệ và nguồn nhân lực chất lượng cao".

"Tuy nhiên, chúng tôi tin tưởng rằng, đi sau không có nghĩa là chấp nhận phụ thuộc. Nếu có chiến lược đúng, biết tập trung nguồn lực và kiên trì theo đuổi mục tiêu, chúng ta hoàn toàn có thể từng bước rút ngắn khoảng cách, tiến tới làm chủ những công nghệ chiến lược của quốc gia”, Trung tướng Tào Đức Thắng khẳng định.

Ban Cơ yếu Chính phủ và Viettel đã ký thỏa thuận hợp tác, trong đó có nội dung đưa VGC v1.0 vào sản xuất hàng loạt và phát triển nền tảng vi mạch bảo mật đa lõi.

Kiến trúc mở - chìa khóa để làm chủ thiết kế

Muốn phát triển lâu dài, nền tảng phải được xây trên một kiến trúc mà Việt Nam có toàn quyền sử dụng và điều chỉnh. Đó là lý do đội ngũ kỹ sư chọn RISC-V, một chuẩn thiết kế bộ xử lý ra đời tại Đại học California, Berkeley năm 2010, công khai và không thu phí bản quyền.

Có thể hình dung RISC-V như một bộ quy tắc ngữ pháp dùng chung. Ai cũng được dùng, nhưng viết ra câu chuyện gì là việc của người viết.

Trên bộ quy tắc ấy, kỹ sư Viettel tự thiết kế bộ xử lý theo đúng yêu cầu và đưa thuật toán mật mã của Ban Cơ yếu Chính phủ vào thẳng con chip. Với một sản phẩm bảo mật, điều này có ý nghĩa tối quan trọng khi người làm chip hiểu từng chi tiết bên trong, kiểm chứng được, và tự sửa được khi cần.

Thực tế tại châu Âu cho thấy rõ vai trò của nền tảng công nghệ trong ngành bán dẫn, nơi năng lực phát triển nền tảng có ý nghĩa không kém việc chế tạo chip. Từ năm 2013, Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich) và Đại học Bologna (Italy) đã cùng phát triển nền tảng PULP dựa trên RISC-V. Từ đó tới nay, nhóm nghiên cứu này đã thực hiện hơn 70 lần sản xuất chip, từ công nghệ 65nm xuống 7nm, dựa trên các khối thiết kế và khuôn mẫu có thể dùng lại. Đó chính là logic “làm một lần, dùng nhiều lần”.

Cách làm này nay đã lan rộng. Dự án DARE trị giá 240 triệu euro nhằm giảm sự phụ thuộc của châu Âu vào các công nghệ phần cứng và phần mềm của nước ngoài (đặc biệt là chip xử lý độc quyền từ Mỹ hay châu Á) do Trung tâm Siêu máy tính Barcelona điều phối, quy tụ 38 đối tác từ 13 nước để phát triển bộ xử lý của riêng châu Âu cũng được triển khai trên RISC-V tương tự VGC v1.0.

Các tập đoàn như Bosch, Infineon, NXP và STMicroelectronics cũng đã góp vốn vào một liên doanh chung theo hướng này. Điểm chung của các dự án luôn là mục tiêu tự chủ. Thiết kế mở giúp kiểm tra được bên trong con chip và không phụ thuộc nhà cung cấp.

Bài toán xa hơn một con chip

VGC v1.0 có kích thước đóng gói chỉ 10 × 10 mm nhưng chứa tới 300 triệu bóng bán dẫn, được chế tạo trên tiến trình CMOS 28 nm. Theo kết quả đo kiểm, chip mã hóa, giải mã nhanh gấp khoảng 15 lần giải pháp thuần phần mềm trong cùng tác vụ.

Trong quý I/2026, lô chip đầu tiên đã vượt qua các hạng mục đo kiểm kỹ thuật và được cấp giấy chứng nhận với phạm vi sử dụng trong kinh tế-xã hội. Đó là bằng chứng nền tảng đã chạy được. Điều đáng chú ý hơn là những gì hai bên đang tính cho chặng tiếp theo.

Tại lễ ra mắt, Ban Cơ yếu Chính phủ và Viettel đã ký thỏa thuận hợp tác, trong đó có đưa VGC v1.0 vào sản xuất hàng loạt và phát triển nền tảng vi mạch bảo mật đa lõi, tức nhiều bộ xử lý cùng làm việc trên một con chip, tích hợp các thành phần mật mã chuyên dụng cho những ứng dụng quy mô lớn.

Xa hơn nữa là các hướng ứng dụng: phục vụ hệ thống chứng thực chữ ký số quốc gia, nơi có hơn 2 triệu chứng thư số đang lưu hành; bảo vệ hồ sơ, hợp đồng và dữ liệu khách hàng trong lĩnh vực tài chính, ngân hàng; bảo đảm an toàn cho các thiết bị kết nối như camera giám sát, cảm biến môi trường, trạm quan trắc; bảo vệ hệ thống thông tin của các hạ tầng trọng yếu như điện, nước, dầu khí, viễn thông. Mỗi hướng là một bài toán riêng, nhưng tất cả đều có thể khởi đầu từ cùng một nền móng.

Nhấn mạnh tinh thần làm chủ công nghệ lõi, Đại tướng Phan Văn Giang, Ủy viên Bộ Chính trị, Phó Thủ tướng Chính phủ, Bộ trưởng Quốc phòng, khẳng định: “Đây là động lực, là quyết tâm, là tinh thần dám đi vào cái khó, cái chưa có trong tư duy nhận thức. Chúng ta đi sau nhưng không đi chậm, và đi để vượt lên”.

Đó là khác biệt giữa làm ra một sản phẩm và làm chủ một năng lực. Các kỹ sư và chuyên gia của hai đơn vị đã để lại phần thiết kế gốc, kho khối chức năng và quy trình mà mọi con chip sau đều thừa hưởng.

Điều quan trọng nhất là phần tài sản này hoàn toàn do người Việt kiểm soát. Chip VGC v1.0 cho thấy nền móng thiết kế của ngành công nghiệp bảo mật bán dẫn đã xây xong, và thước đo thật sự sẽ là những con chip được dựng lên trên nó.