Tại sao chip 28 nm vẫn giữ được vị trí quan trọng trong ngành bán dẫn?

Mặc dù không phải công nghệ hiện đại nhất, chip 28 nanomet vẫn đóng vai trò chủ yếu nhờ vào sự ổn định, chi phí hợp lý và khả năng ứng dụng rộng rãi.

Trong một con chip, hàng tỷ công tắc siêu nhỏ có tên là "bóng bán dẫn" (transistor) hoạt động để bật và tắt dòng điện. Những công tắc này được kết nối với nhau qua các đường dẫn kim loại siêu mỏng.

Các thuật ngữ như “28 nm”, “7 nm” hay “3 nm” dùng để chỉ kích thước nhỏ và mật độ của các cấu trúc bên trong chip. Một con số càng nhỏ có nghĩa là có thể chứa nhiều bóng bán dẫn hơn trong cùng một chip, giúp chip mạnh mẽ hơn, tiết kiệm năng lượng và tỏa nhiệt ít hơn.

Một nanomet (nm) bằng một phần tỷ của mét. Để dễ hình dung, độ dày của một sợi tóc người vào khoảng 80.000 - 100.000 nm. Một nanomet có thể coi như chia sợi tóc ấy thành hàng chục nghìn mảnh nhỏ.

Các phiên bản chip đời đầu với các con số như 90 nm, 65 nm hay 40 nm phản ánh khá chính xác kích thước của bóng bán dẫn. Tuy nhiên, khi thiết kế chip trở nên phức tạp hơn với nhiều lớp, vật liệu mới và cấu trúc bán dẫn không còn phẳng, sự liên kết giữa con số nanomet và kích thước vật lý dần bị phá vỡ.

Ngày nay, các nhãn hiệu như 7 nm hay 3 nm được coi là biểu trưng cho các thế hệ chip hơn là phép đo chính xác. Chúng đánh dấu việc áp dụng quy trình sản xuất mới, mang lại mật độ bóng bán dẫn cao và hiệu suất năng lượng cải thiện, nhưng cũng đi kèm với quy trình sản xuất phức tạp và chi phí cao.

Trong khi đó, chip 28 nm được xem là loại chip “trưởng thành”, đã được thương mại hóa rộng rãi, có quy trình sản xuất ổn định và hệ sinh thái thiết kế hoàn chỉnh.

Vì sao chip 28 nm vẫn quan trọng?

Từ thế hệ 16/14 nm, ngành bán dẫn chuyển sang kiến trúc FinFET, tức bóng bán dẫn có hiệu ứng trường với vây dọc mỏng thay vì kiểu thiết kế phẳng truyền thống. Kiến trúc này giúp cải thiện hiệu năng và giảm rò rỉ điện, nhưng cũng làm tăng độ phức tạp trong thiết kế và sản xuất.

Tuy nhiên, các tiến trình tiên tiến yêu cầu đầu tư rất lớn vào thiết bị, chi phí cao cho mặt nạ quang khắc, đòi hỏi phần mềm thiết kế vi mạch phức tạp và đội ngũ kỹ sư trình độ cao. Chu kỳ phát triển sản phẩm dài hơn, chi phí cho mỗi lần sản xuất thử nghiệm tăng và rủi ro kỹ thuật cũng lớn.

Trong khi đó, 28 nm sử dụng kiến trúc bán dẫn phẳng, đã được kiểm chứng qua thời gian. Quy trình sản xuất ổn định giúp doanh nghiệp dễ dàng kiểm soát chi phí, rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường và giảm rủi ro trong quá trình phát triển chip.

So với các thế hệ trước, chip 28 nm cung cấp mật độ bóng bán dẫn cao hơn và khả năng tích hợp các chức năng phức tạp hơn trên một con chip duy nhất. Đây cũng là một trong những tiến trình được triển khai rộng rãi trên toàn cầu, trở thành nền tảng cho nhiều hệ thống trên chip (SoC) trong nhiều năm.

Với tiến trình này, chip vẫn đáp ứng tốt nhu cầu của các lĩnh vực không yêu cầu hiệu suất cao nhất nhưng đòi hỏi tính ổn định và độ tin cậy lớn, như thiết bị mạng, bộ định tuyến, camera, thiết bị IoT, chip điều khiển công nghiệp, thiết bị y tế, điện thoại thông minh và ô tô.

Những lĩnh vực này cần chip có khả năng hoạt động bền bỉ trong thời gian dài, vòng đời sản phẩm kéo dài nhiều năm mà không cần phải liên tục nâng cấp công nghệ.

Một lợi thế lớn khác của chip 28 nm là tính kinh tế. Trong khi các tiến trình tiên tiến chủ yếu phục vụ điện thoại cao cấp, trí tuệ nhân tạo và siêu máy tính, thì phần lớn các sản phẩm điện tử trên thị trường vẫn cần chip có giá thành hợp lý để sản xuất quy mô lớn.

Các tổ chức tư vấn quốc tế cho rằng đời sống hiện đại phụ thuộc rất nhiều vào các tiến trình công nghệ trưởng thành, vì chúng là nền tảng của cơ sở hạ tầng công nghiệp và các ngành kinh tế thiết yếu.

Chip 28 nm còn đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển năng lực bán dẫn của nhiều quốc gia. Với hệ sinh thái thiết kế phong phú, thư viện linh kiện sẵn có và quy trình sản xuất ổn định, tiến trình 28 nm là lựa chọn lý tưởng để phát triển năng lực chế tạo trong nước, đào tạo nhân lực và xây dựng hệ sinh thái doanh nghiệp nội địa.

Ngày 16/1, Viettel đã khởi công xây dựng nhà máy chế tạo chip bán dẫn đầu tiên tại Việt Nam, tại Khu Công nghệ cao Hòa Lạc (Hà Nội). Đây là sự kiện đánh dấu một bước ngoặt quan trọng trong việc hình thành năng lực chế tạo chip bán dẫn trong nước, tạo nền tảng cho mục tiêu làm chủ công nghệ lõi và phát triển hệ sinh thái bán dẫn quốc gia.

Nhà máy sẽ sử dụng tiến trình sản xuất chip 32 nm cho giai đoạn đầu. Các chuyên gia cho rằng đây là một quyết định chiến lược, phù hợp với nhu cầu thị trường và năng lực phát triển của Việt Nam hiện nay.