Trong một thời gian dài, đóng gói thường được xem là không quan trọng bằng các khâu trước gồm thiết kế, đúc chip. Nhưng các bộ xử lý hiệu năng cao, đặc biệt là chip AI đang đảo ngược trật tự ấy. Khi một bộ xử lý không còn là một miếng silicon duy nhất mà là một hệ thống gồm nhiều khối chiplet (các chip thành phần), bộ nhớ băng thông cao (HBM), đế trung gian và hàng nghìn kết nối siêu nhỏ, đóng gói trở thành một phần của kiến trúc chip. Đây là một dịch chuyển quan trọng đối với Việt Nam, vì chúng ta đã có kinh nghiệm đáng kể ở khâu sau của chuỗi bán dẫn.
Nút thắt không nằm ở transistor
Trong cơn sốt trí tuệ nhân tạo hiện nay, có một nghịch lý đáng chú ý là tình trạng khan hiếm những con chip AI đắt đỏ không chỉ vì các nhà máy thiếu năng lực sản xuất transistor tiên tiến, mà còn vì chưa có đủ khả năng ghép nối các mảnh silicon thành một bộ xử lý hoàn chỉnh.
Năm 2023, khi nhu cầu đối với GPU H100 chuyên cho AI của Nvidia tăng vọt, một trong những nút thắt lớn nhất không nằm ở thiết kế GPU hay ở tấm wafer do hãng đúc chip TSMC sản xuất, mà nằm ở CoWoS (viết tắt của chip-on-wafer-on-substrate), 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.
Nếu thiếu năng lực CoWoS, các die (một con chip thô cắt ra từ wafer) vẫn có thể được chế tạo, nhưng chưa thể trở thành một con chip hiệu năng cao hoàn chỉnh. Đây là lần hiếm hoi cho thấy một sự đảo chiều của các công đoạn làm chip rõ ràng nhất trong những năm gần đây. Công đoạn từng được thực hiện sau cùng lại quyết định số lượng chip có thể đưa ra thị trường.
CEA-Leti đã sử dụng sáu chiplet để tạo ra một bộ vi xử lý 96 lõi. Trong tương lai, công nghệ này có thể tích hợp các chiplet từ nhiều nhà cung cấp khác nhau. Ảnh: CEA-Leti
Theo điều tra thị trường của Reuters [1] công bố ngày 6/11/2026, cuộc đua xây dựng hạ tầng AI đang kéo hàng tỷ USD đầu tư vào đóng gói tiên tiến. Năng lực đóng gói đã trở thành một trong những giới hạn quan trọng đối với việc sản xuất các bộ xử lý mạnh nhất thế giới. Ông Pat Gelsinger, cựu CEO của Intel, nhận xét rằng trước đây đóng gói gần như là thứ mà các hãng chip không cần phải quá lo lắng. Giờ đây, theo ước tính của ông, đóng gói tiên tiến trong tương lai có thể chiếm tới một nửa giá trị của một số sản phẩm chip phức tạp, khi một CPU (bộ xử lý trung tâm) hoặc GPU (bộ xử lý đồ họa) có thể tích hợp 10, thậm chí 20 die khác nhau. Cán cân giá trị trong ngành đang dịch chuyển rất mạnh.
Theo Yole Group, thị trường đóng gói tiên tiến có giá trị khoảng 45 tỷ USD vào năm 2024 và được dự báo đạt khoảng 80 tỷ USD vào năm 2030 [2]. Một dự báo khác của Yole Group được Reuters dẫn lại cho rằng, năm 2026 có thể là lần đầu tiên doanh thu đóng gói tiên tiến vượt đóng gói truyền thống.
Các đánh giá này cho thấy đóng gói không còn đơn thuần là công đoạn hoàn thiện sản phẩm sau chế tạo, mà ngày càng trở thành một công nghệ trực tiếp tạo ra giá trị gia tăng, quyết định hiệu năng và khả năng tích hợp của những bộ xử lý thế hệ mới.
Khi con chip trở thành một hệ thống
Trong cách hình dung truyền thống, một con chip là một miếng silicon nguyên khối. Các khối xử lý, bộ nhớ đệm, giao tiếp và điều khiển đều được chế tạo trên cùng một die. Sau khi wafer hoàn thành, từng die được cắt ra, đặt vào vỏ, nối chân và kiểm thử. Trong mô hình ấy, đóng gói chủ yếu làm ba việc: bảo vệ die, dẫn điện ra bên ngoài và hỗ trợ tản nhiệt. Phần lớn giá trị công nghệ được tạo ra trước đó, trong thiết kế và chế tạo wafer.
Tuy nhiên, mô hình này đang dần thay đổi. Việc thu nhỏ transistor vẫn tiếp tục, nhưng chi phí và độ phức tạp tăng rất nhanh. Theo hãng tư vấn thị trường bán dẫn IBS, nếu chi phí thiết kế ở node 28nm chỉ khoảng 40 triệu USD, thì đến node 3nm, con số này có thể lên tới 580-600 triệu USD [3]. Nếu cộng thêm chi phí nhân sự trình độ cao trong nhiều năm và hạ tầng kiểm thử, tổng kinh phí để đưa một con chip SoC phức tạp như dòng A-series của Apple ra thị trường có thể vượt ngưỡng 1 tỷ USD.
Vì vậy, thay vì chế tạo toàn bộ bộ xử lý trên một miếng silicon duy nhất, các hãng chip có thể chia nó thành nhiều phần nhỏ, mỗi phần đảm nhiệm một nhiệm vụ riêng - được gọi là chiplet.
Phần thực hiện tính toán phức tạp cần mật độ transistor cao có thể được sản xuất bằng công nghệ tiên tiến nhất. Trong khi đó, những phần giao tiếp, điều khiển hoặc quản lý nguồn điện không nhất thiết phải sử dụng công nghệ đắt đỏ như vậy, có thể được sản xuất bằng những quy trình đã phát triển và có chi phí thấp hơn.
Bộ nhớ HBM cũng được sản xuất riêng, sau đó xếp nhiều lớp chip nhớ lên nhau để tăng tốc độ truyền dữ liệu. Các phần này được đưa lại gần nhau, đặt cạnh hoặc chồng lên nhau và kết nối bằng những cấu trúc dẫn điện cực nhỏ. Nhờ vậy, chúng có thể trao đổi dữ liệu với tốc độ cao và hoạt động như một bộ xử lý thống nhất.
Nói cách khác, thay vì cố chế tạo một con chip làm tất cả mọi việc, các hãng chip đang ghép nhiều thành phần chuyên biệt thành một hệ thống. Và công nghệ đóng gói tiên tiến chính là thứ cho phép thực hiện điều đó.
Đây cũng là lý do một số thuật ngữ như 2.5D, 3D-IC - các chip được xếp chồng lên nhau theo chiều dọc, hybrid bonding - công nghệ kết nối trực tiếp các lớp chip với mật độ kết nối rất cao, fan-out - công nghệ mở rộng các kết nối điện ra ngoài diện tích chip, hay co-packaged optics - tích hợp các thành phần quang học và điện tử trong cùng một ngày càng được chú ý. Chúng không đơn thuần là những phương pháp đóng gói mới, mà còn quyết định cách các thành phần của bộ xử lý được sắp xếp và kết nối với nhau.
Nhờ đó, một hệ thống AI có thể đạt hiệu năng cao hơn không chỉ bằng cách tăng số lượng transistor, mà còn bằng cách đưa bộ nhớ đến gần bộ xử lý, tăng mật độ kết nối giữa các die, giúp dữ liệu truyền nhanh hơn và tiêu tốn ít năng lượng hơn. Điều này đặc biệt quan trọng bởi trong nhiều ứng dụng AI, năng lượng dùng để truyền dữ liệu có thể lớn không kém năng lượng dành cho tính toán. Điều này đặc biệt quan trọng trong nhiều ứng dụng AI, vì năng lượng dùng để chuyển dữ liệu có thể trở thành vấn đề lớn không kém năng lượng tính toán.
Cuộc đua đóng gói vì vậy cũng là cuộc đua về băng thông, điện năng và khả năng tản nhiệt.
Trong nhà máy của Intel ở Khu Công nghệ cao TP HCM. Ảnh: Intel
Một chuỗi cung ứng khác đang hình thành
TSMC hiện giữ vị trí nổi bật trong phân khúc đóng gói tiên tiến dành cho chip AI, đặc biệt với hệ công nghệ CoWoS. Công nghệ này được sử dụng để làm các chip của Nvidia, AMD, Broadcom và trong những bộ xử lý AI do các tập đoàn điện toán đám mây tự thiết kế. Tuy nhiên nhu cầu tăng nhanh đang buộc toàn ngành phải tìm thêm nơi đóng gói tiên tiến và thêm phương án công nghệ. Các doanh nghiệp làm dịch vụ đóng gói và kiểm thử thuê ngoài như ASE Technology, Amkor Technology và Powertech Technology không chỉ thúc đẩy năng lực lắp ráp số lượng lớn mà phải đầu tư vào những công nghệ kết nối và tích hợp chip ngày càng phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao tương tự các công đoạn chế tạo tấm wafer.
Các nhà sản xuất thiết bị cũng đang phát triển công nghệ đóng gói trên tấm nền hình chữ nhật lớn (panel-level packaging), thay vì chỉ xử lý trên các wafer hình tròn như trước. Cách làm này có thể tận dụng diện tích vật liệu tốt hơn, đặc biệt khi kích thước các package (vỏ đóng gói) AI ngày càng lớn. Tuy nhiên, chuyển từ wafer sang panel cũng kéo theo những thách thức về độ phẳng, sai lệch hình học, phân bố ứng suất, độ chính xác căn chỉnh và khả năng kiểm soát quy trình trên diện tích lớn.
Điều đang xảy ra có phần giống với lịch sử của ngành chế tạo wafer. Khi yêu cầu kỹ thuật tăng lên, vốn đầu tư lớn dần, quy trình phức tạp hơn và chỉ một số ít doanh nghiệp có đủ quy mô để theo đuổi. Đóng gói từng là một ngành tương đối phân tán, nhưng đóng gói tiên tiến có thể lại tạo ra xu hướng tập trung quyền lực vào một số ít doanh nghiệp sở hữu công nghệ, thiết bị, vật liệu và quan hệ khách hàng chiến lược.
Tất nhiên, không phải mọi con chip đều cần đóng gói tiên tiến, CoWoS, HBM hay kết nối 3D. Các vi điều khiển, chip quản lý nguồn, cảm biến và linh kiện điện tử phổ thông vẫn tiếp tục sử dụng những công nghệ đóng gói truyền thống. Đóng gói truyền thống sẽ chưa và không biến mất hoàn toàn, chỉ có điều, phần thay đổi là phần giá trị tăng thêm nhanh nhất đang dịch chuyển lên những công nghệ cho phép tích hợp nhiều thành phần bán dẫn thành một hệ thống hoàn chỉnh.
Việt Nam đã đứng trong chuỗi, nhưng ở tầng nào?
Sự dịch chuyển này là điều mà Việt Nam cần quan sát rất kỹ. Bởi đóng gói tiên tiến là khâu gần nhất với những gì chúng ta đang làm về đóng gói và kiểm thử suốt nhiều năm cho các công ty FDI đó. Thoạt nhìn, đây dường như là một lợi thế lớn, đơn cử các nhà máy đóng gói của Intel, Amkor ở Việt Nam đã xuất xưởng hàng tỷ chip và tạo hàng trăm tỷ USD xuất khẩu.
Nhưng lợi thế ấy có thực sự giúp Việt Nam tiến gần hơn đến những mắt xích tạo ra giá trị cao nhất, hay chúng ta đang đứng trước nguy cơ mở rộng quy mô ở một tầng công nghệ còn giá trị tương đối đang dần dịch chuyển đi nơi khác?
Những dự án của FDI cho thấy Việt Nam không đứng ngoài ngành bán dẫn. Chúng ta đã có hạ tầng sản xuất, lực lượng lao động, kinh nghiệm vận hành và một vị trí thực tế trong mạng lưới toàn cầu. Nhưng khâu "đóng gói" bao phủ một phổ công nghệ rất rộng. Ở một đầu - công nghệ truyền thống là cắt die ra khỏi tấm wafer, gắn các die, hàn dây, tạo chân kết nối và kiểm thử sản phẩm... Ở đầu kia của chuỗi đóng gói là đồng thiết kế chip và package, tích hợp HBM, chế tạo interposer (lớp trung gian kết nối giữa các thàn phần chip), hybrid bonding, quản lý nhiệt cho cấu trúc 3D, kiểm soát hàng nghìn kết nối vi mô và tối ưu hiệu suất toàn hệ thống. Hai nhà máy đều có thể được thống kê dưới nhãn "đóng gói và kiểm thử", nhưng vị trí trong chuỗi giá trị rất khác nhau.
So với các trung tâm như Đài Loan và Hàn Quốc, phần lớn năng lực tại Việt Nam vẫn tập trung ở lắp ráp, kiểm thử và những công nghệ truyền thống. Một số dự án đã bắt đầu hướng tới SiP (System in a Package), substrate (đế nền đóng gói) và các quy trình phức tạp hơn, nhưng Việt Nam chưa hình thành năng lực quy mô lớn trong các công nghệ cốt lõi của hệ thống AI cao cấp như interposer silicon, hybrid bonding, tích hợp HBM hay đóng gói 2.5D và 3D. Đây không phải nhận định nhằm hạ thấp những gì Việt Nam đã đạt được. Ngược lại, việc vận hành ổn định một nhà máy bán dẫn với sản lượng hàng tỷ sản phẩm, đáp ứng những yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng, truy xuất nguồn gốc và giao hàng là năng lực rất có giá trị. Không có nền tảng ấy, việc tiến lên những bậc công nghệ cao hơn gần như không thể.
Nhưng nếu chỉ nhìn vào vốn đăng ký, diện tích nhà máy, sản lượng hay kim ngạch xuất khẩu, chúng ta dễ nhầm lẫn giữa việc có mặt trong chuỗi cung ứng và việc kiểm soát các mắt xích tạo ra nhiều giá trị nhất.
(Kỳ tiếp: Cơ hội của Việt Nam trong chuỗi đóng gói chip)
Nguồn trích dẫn trong bài:
[1] AI boom turns chip packaging into the next battleground for semiconductors.
https://www.reuters.com/world/asia-pacific/ai-boom-turns-chip-packaging-into-next-battleground-semiconductors-2026-11-06/
[2] Advanced Packaging: Driving Innovation, Performance, and New System Capabilities. https://www.semi.org/en/blogs/advanced-packaging-driving-innovation-performance-and-new-system-capabilities
[3] Piecing Together Chiplets https://semiengineering.com/piecing-together-chiplets/?