Cơ hội của doanh nghiệp Việt Nam trong chuỗi đóng gói chip

Kỳ trước: Đóng gói - chiến trường mới của ngành bán dẫn

Kim ngạch xuất khẩu bán dẫn cao không đồng nghĩa với tỷ lệ giá trị gia tăng trong nước cao. Điều quan trọng hơn là doanh nghiệp và kỹ sư Việt Nam tham gia đến đâu vào những công việc tạo ra giá trị trong thiết kế truyền thống, và tới đây sẽ là thiết kế tiên tiến: thiết kế package (vỏ đóng gói chip), phát triển quy trình, chương trình kiểm thử, phân tích dữ liệu, vật liệu, substrate (đế nền đóng gói), thiết bị phụ trợ và dịch vụ kỹ thuật.

Đóng gói nhưng phải vượt khỏi "gia công"

Trong nhiều thập kỷ, ngành bán dẫn tiến lên chủ yếu bằng cách thu nhỏ transistor để tăng hiệu năng chip. Nhưng hiện nay, một hệ thống chip hiệu năng cao, chẳng hạn chip AI, còn được quyết định bởi cách đóng gói tiên tiến tích hợp nhiều khối khác nhau - có thể chiếm tới một nửa giá trị của một số sản phẩm chip phức tạp. Với kinh nghiệm làm đóng gói truyền thống thì Việt Nam đang có cơ hội trước ngã rẽ đóng gói tiên tiến.

Một cách nhìn khá phổ biến cho rằng đóng gói là con đường dễ hơn chế tạo tấm wafer, vì không cần nhà máy đúc chip trị giá hàng chục tỷ USD. Nhận định này đúng một phần, nhưng có thể gây nhiều hiểu lầm. Đóng gói truyền thống có ngưỡng đầu tư thấp hơn một fab tiên tiến. Nhưng đóng gói cho AI và HPC (điện toán hiệu năng cao) không còn là một ngành "vốn vừa phải, công nghệ thấp". Nó đòi hỏi thiết bị chính xác, vật liệu đặc biệt, quy trình kiểm soát chặt chẽ, sở hữu trí tuệ và quan trọng nhất là quan hệ sâu với khách hàng từ giai đoạn thiết kế sản phẩm.

Một nhà máy không thể mua vài dây chuyền rồi lập tức nhận đơn hàng đóng gói chip AI. Công nghệ package phải được phát triển đồng thời với bộ xử lý, bộ nhớ, substrate và hệ thống làm mát. Khách hàng chỉ chuyển giao sản phẩm khi nhà cung cấp chứng minh được độ tin cậy qua một quá trình đánh giá và xác nhận kéo dài. Vì vậy, cơ hội của Việt Nam không đơn giản là thu hút thêm nhiều nhà máy làm cùng loại công việc đang có. Cơ hội nằm ở khả năng dịch chuyển từng bước từ vận hành quy trình sang làm chủ một phần quy trình, rồi tham gia thiết kế và phát triển sản phẩm.

Sự dịch chuyển ấy có thể bắt đầu từ bốn hướng sau đây:

Kiểm thử có thể là nơi Việt Nam tạo khác biệt sớm nhất

Trong đóng gói truyền thống, khi một package chỉ chứa một die (con chip thô cắt ra từ tấm wafer, một tấm wafer sẽ cho nhiều die), thì sản phẩm lỗi chủ yếu làm mất giá trị của die đó và chi phí lắp ráp. Nhưng với các con chip hiệu năng cao, là một hệ thống gồm nhiều khối chiplet và nhiều chồng HBM (bộ nhớ băng thông cao), một lỗi nhỏ có thể làm hỏng toàn bộ package rất đắt tiền. Trong một mô hình đơn giản, nếu một package gồm 10 die và mỗi die có tỷ lệ đạt 99%, xác suất cả 10 die cùng đạt chỉ còn khoảng 90,4%. Sản xuất thực tế phức tạp hơn nhiều, nhưng phép tính này cho thấy tại sao sàng lọc các die đạt yêu cầu (known-good-die) trước khi tích hợp thành và kiểm soát tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn (yield) lại có giá trị kinh tế đặc biệt lớn. Chiplet phải được kiểm tra trước khi ghép, tiếp tục được kiểm tra sau từng công đoạn và được theo dõi trong toàn bộ vòng đời sản xuất.

Do đó, kiểm thử hiện đại không còn chỉ là đưa tín hiệu vào rồi xem đầu ra đúng hay sai. Nó liên quan đến thiết kế cho khả năng kiểm thử, xây dựng chương trình test, phân tích hàng triệu điểm dữ liệu, nhận diện sai lệch của thiết bị, dự đoán lỗi và tối ưu điểm cân bằng giữa chất lượng với thời gian kiểm thử. Đây là lĩnh vực có sự giao thoa rõ rệt giữa phần cứng và phần mềm.

Việt Nam đã có lực lượng kỹ sư phần mềm tương đối lớn và kinh nghiệm vận hành các nhà máy kiểm thử. Nếu kết hợp được hai lợi thế này, kiểm thử có thể trở thành bước ngắn nhất để tăng giá trị nội địa.

Tuy nhiên chúng ta cũng cần phân biệt giữa vận hành máy kiểm thử với làm chủ kỹ thuật kiểm thử. Giá trị cao hơn nằm ở việc phát triển chương trình test, xây dựng phương pháp đặc trưng hóa sản phẩm, phân tích dữ liệu yield, truy tìm nguyên nhân lỗi và phối hợp với nhóm thiết kế để cải thiện thế hệ chip tiếp theo. Đó là những năng lực không thể hình thành chỉ bằng đào tạo ngắn hạn.

Đế nền đóng gói và vật liệu

Bên dưới một bộ xử lý tiên tiến là hệ thống đế nền substrate phức tạp, có nhiệm vụ dẫn hàng nghìn tín hiệu và đường nguồn giữa các die với bo mạch. Khi mật độ kết nối tăng, substrate không còn là một tấm mạch đơn giản. Nó phải đáp ứng những yêu cầu ngày càng khắt khe về kích thước đường dẫn, độ phẳng, đặc tính điện, ứng suất cơ học và khả năng chịu nhiệt. Nhớ lại, trong giai đoạn thiếu hụt chip sau đại dịch, nhiều nhà sản xuất đã có đủ wafer nhưng không thể hoàn thiện sản phẩm vì thiếu substrate. Đây là lời nhắc rằng chuỗi bán dẫn có thể bị gián đoạn bởi những vật liệu ít được công chúng biết đến.

Nếu Việt Nam chỉ thu hút nhà máy đóng gói mà phần lớn substrate, hóa chất, vật liệu kết nối, khuôn chính xác và linh kiện thiết bị vẫn phải nhập khẩu, hiệu ứng lan tỏa sang doanh nghiệp trong nước sẽ bị giới hạn. Cho nên mục tiêu thực tế không nhất thiết là ngay lập tức sản xuất những loại substrate cao cấp nhất, mà có thể bắt đầu từ vật liệu hỗ trợ, chi tiết cơ khí chính xác, thiết bị tự động hóa, hệ thống quan sát, xử lý bề mặt và dịch vụ bảo trì. Nhưng các doanh nghiệp nội địa phải được đặt vào một lộ trình nâng chuẩn cụ thể, thay vì chỉ được tính vào con số chung về "nhà cung cấp Việt Nam".

Tất nhiên, một công ty cung cấp bao bì, logistics hoặc dịch vụ hành chính cho nhà máy bán dẫn là một phần của hệ sinh thái, nhưng nó chưa phải là nhà cung cấp công nghệ bán dẫn.

Khoảng cách lớn nhất vẫn là năng lực kỹ thuật

Theo thống kê của Cộng đồng Vi mạch Việt Nam năm 2025, Việt Nam có khoảng 7.000 kỹ sư làm việc trong lĩnh vực vi mạch. Một thống kê được Bộ trưởng Khoa học và Công nghệ dẫn tại lễ kỷ niệm 20 năm của Intel Products Vietnam đặt số kỹ sư thiết kế vi mạch trong khoảng 5.000 đến 7.000 người. Quyết định 1018/QĐ-TTg đặt mục tiêu đến năm 2030 Việt Nam có trên 50.000 kỹ sư và cử nhân bán dẫn, ít nhất 100 doanh nghiệp thiết kế, một nhà máy chế tạo chip quy mô nhỏ và 10 nhà máy đóng gói, kiểm thử. Chiến lược cũng đặt mục tiêu doanh thu công nghiệp bán dẫn trên 25 tỷ USD mỗi năm, với giá trị gia tăng tại Việt Nam từ 10 đến 15%.

Nếu xem đóng gói tiên tiến là con đường phải đi thì cần đào tạo những kỹ sư có kiến thức liên ngành: thiết kế vi mạch, điện tử, vật liệu, cơ khí chính xác, truyền nhiệt, tính toàn vẹn tín hiệu, tính toàn vẹn nguồn, thiết kế substrate, kiểm thử và phân tích độ tin cậy.

Một kỹ sư thiết kế package hoặc 3D-IC (các chip được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc) khó có thể trưởng thành chỉ qua giáo trình và phòng thí nghiệm đại học. Họ cần được tiếp xúc với dữ liệu sản xuất, sai lỗi thực tế, công cụ thiết kế công nghiệp và quy trình phối hợp giữa thiết kế, công nghệ, kiểm thử và nhà máy.

Đây là điểm mà các doanh nghiệp FDI có thể tạo ra tác động vượt xa con số sản phẩm xuất khẩu ta vẫn nghe trên truyền thông. Trong 20 năm, Intel Products Vietnam cho biết đã tham gia đào tạo gần 10.000 kỹ sư, chuyên gia kỹ thuật và cán bộ quản lý Việt Nam.

Để chuyển giao năng lực thực chất, các chương trình hợp tác cần đi sâu hơn việc thực tập quan sát hoặc tài trợ phòng máy. Trường đại học, doanh nghiệp và cơ quan quản lý phải cùng hợp tác để xác định người học sẽ làm được công việc gì sau khi tốt nghiệp: thiết kế package, kiểm tra tính toàn vẹn tín hiệu, thiết kế chương trình test, phân tích yield hay phát triển quy trình vật liệu.

Chính sách nên đo độ sâu, không chỉ đo quy mô

Trên con đường theo đuổi đóng gói tiên tiến, chúng ta đã có những một cột mốc quan trọng là VSAP Lab tại Đà Nẵng. Theo tôi được biết, từ chia sẻ của công ty, giai đoạn 1 của dự án Lab-Fab, tổng vốn dự kiến 1.800 tỷ đồng, chuẩn bị khai trương dây chuyền Chip-on-Substrate (CoS), công nghệ đóng gói tiên tiến dùng để đặt bộ xử lý và các chồng bộ nhớ băng thông cao HBM lên cùng một hệ thống kết nối, vào ngày 28/11 tới đây. Các công nghệ như RDL (lớp phân phối lại để tăng kết nối các chiplet), Chip-on-Wafer, silicon interposer (lớp trung gian kết nối giữa các thàn phần chip) và đóng gói 2.5D/3D nằm trong định hướng của các giai đoạn sau. Công suất nhà máy khoảng 10 triệu sản phẩm mỗi năm, và công suất thực tế sẽ triển khai dần theo tiến độ xác nhận quy trình.

Việt Nam cần thêm các dự án lớn về đóng gói và kiểm thử như thế nữa. Nhưng chính sách ưu đãi không nên chỉ dựa trên tiêu chí vốn đăng ký, diện tích hoặc số lao động. Một dự án tạo ra 5.000 việc làm vận hành dây chuyền và một dự án sử dụng 500 kỹ sư để phát triển package, quy trình test hoặc substrate mang lại hai loại giá trị rất khác nhau. Cả hai đều cần thiết, nhưng nếu được đánh giá bằng cùng một thước đo, nguồn lực công có thể nghiêng về những dự án lớn về quy mô nhưng mỏng về công nghệ. Các điều kiện ưu đãi có thể gắn với tỷ lệ nhân lực R&D tại Việt Nam, số quy trình được phát triển trong nước, khả năng đào tạo nhà cung cấp nội địa, số kỹ sư tham gia thiết kế sản phẩm, quyền tiếp cận phòng thí nghiệm và mức độ hợp tác với trường đại học.

Một chỉ số quan trọng khác là quyền sở hữu hoặc đồng sở hữu tri thức. Nếu mọi thiết kế, quy trình và dữ liệu quan trọng đều được tạo ra ở nước ngoài, còn cơ sở tại Việt Nam chỉ thực thi lệnh sản xuất, giá trị giữ lại trong nước sẽ khó tăng đáng kể. Điều này không có nghĩa Việt Nam phải yêu cầu chuyển giao những công nghệ mà doanh nghiệp bỏ hàng chục năm và hàng tỷ USD để phát triển. Yêu cầu như vậy vừa không thực tế vừa có thể làm giảm sức hấp dẫn đầu tư. Hướng hợp lý hơn là tạo điều kiện để các nhóm kỹ sư tại Việt Nam nhận những phần việc ngày càng phức tạp, từ phát triển chương trình test, tự động hóa, phân tích lỗi đến đồng thiết kế package cho một số dòng sản phẩm. Năng lực công nghệ thường không được chuyển giao bằng một quyết định hành chính. Nó được tích lũy khi con người trong nước thực sự tham gia giải quyết vấn đề.

Một cơ hội có thật, nhưng không có lối tắt

Những cuộc thảo luận về chiến lược bán dẫn thường đứng trước hai thái cực: Một bên cho rằng phải có nhà máy (fab) chế tạo tiên tiến mới thực sự tham gia ngành bán dẫn, bên còn lại cho rằng Việt Nam đã có vị thế mạnh vì sở hữu những nhà máy đóng gói và kiểm thử quy mô lớn. Tuy nhiên, có lẽ cả hai cách nhìn đều bỏ sót một phần thực tế. Fab tiên tiến không phải con đường duy nhất để tạo ra giá trị. Thiết kế, đóng gói, kiểm thử, vật liệu, thiết bị và phần mềm đều có thể hình thành những ngành công nghiệp quan trọng. Nhưng sự hiện diện của một nhà máy đóng gói cũng chưa đồng nghĩa với việc đã làm chủ công nghệ đóng gói.

Sự trỗi dậy của chiplet và tích hợp dị thể mở ra không gian mới cho những quốc gia chưa có fab tiên tiến như Việt Nam. Tuy nhiên, không gian ấy nhanh chóng chịu sức ép cạnh tranh. Đài Loan có TSMC và ASE Technology. Hàn Quốc có nền tảng bộ nhớ, chế tạo wafer và điện tử hệ thống. Malaysia cũng có hệ sinh thái đóng gói, kiểm thử lâu đời. Singapore sở hữu hạ tầng nghiên cứu và chuỗi cung ứng chính xác. Ấn Độ đang sử dụng các gói hỗ trợ lớn để thu hút hàng loạt dự án mới.

Lợi thế hiện tại của Việt Nam là đã có những cơ sở đóng gói quy mô lớn, một lực lượng kỹ sư vi mạch đang hình thành và vị trí gần các trung tâm công nghệ châu Á. Nhưng lợi thế đó không tự động biến thành vị trí lâu dài và không có lối tắt. Việt Nam đã đứng trên chiến trường đóng gói, nhưng hiện chủ yếu vẫn ở vị trí của một cứ điểm gia công. Nếu chiến lược thu hút đầu tư tiếp tục chủ yếu dựa vào chi phí sản xuất thấp, đất công nghiệp và lao động, Việt Nam có thể thu hút thêm nhà máy và tăng thêm sản lượng đóng gói nhưng vẫn đứng ở phần dễ bị thay thế trong chuỗi đóng gói. Nếu doanh nghiệp được khuyến khích và đầu tư có trọng tâm vào kiểm thử, substrate, thiết kế package, phân tích dữ liệu và đào tạo kỹ sư liên ngành, thì mới bước lên một tầng khác rõ ràng hơn.

Sự khác biệt giữa hai con đường ấy không nằm ở mỗi câu khẩu hiệu "tham gia sâu hơn", mà nó nằm ở những câu hỏi cụ thể hơn, rõ ràng: kỹ sư Việt có tham gia phát triển chương trình kiểm thử, phân tích nguyên nhân khiến tỷ lệ sản phẩm đạt chuẩn thấp, thiết kế substrate hay quyết định cách bố trí các chiplet hay không? Doanh nghiệp trong nước có được tiếp cận dữ liệu sản xuất để tìm lỗi, cải tiến quy trình và nâng cao độ tin cậy của sản phẩm hay không?

Chỉ khi nào trả lời được những câu hỏi ấy thì chúng ta mới có thể bắt đầu giữ lại giá trị cốt lõi của ngành.

• Đóng gói: Chiến trường mới của ngành bán dẫn