Một trong những câu hỏi được các bạn hỏi nhiều nhất trên nhóm Cộng Đồng Chia Sẻ Kiến Thức Vi Mạch Việt Nam đó chính là sự khác nhau giữa hai ngành học đang rất hot hiện tại: Thiết Kế Vi Mạch và Công Nghệ Bán Dẫn, nên học ngành nào?
Để giải quyết cho câu hỏi này thì đầu tiên chúng ta phải đi tìm hiểu cách thức mà một con chip được tạo ra như thế nào trước đã. Quy trình để tạo ra một con chip (vi mạch) có thể được tóm gọn thành ba bước chính: thiết kế, sản xuất và đóng gói.
Quy Trình Tạo Ra Một Con Chip Hoàn Chỉnh
Đầu tiên là giai đoạn thiết kế vi mạch. Các kỹ sư sử dụng phần mềm thiết kế điện tử (EDA) để tạo ra sơ đồ mạch và layout chi tiết của vi mạch. Quá trình này đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức về kỹ thuật điện tử và sự sáng tạo để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng cho vi mạch. Sản phẩm của quá trình này là bản thiết kế để gửi cho nhà máy sản xuất vi mạch. Để tìm hiểu chi tiết hơn về quy trình này, các bạn có thể xem video record seminar của ICTC, phần quy trình thiết kế vi mạch.
Hình: quá trình lên ý tưởng và thiết kế vi mạch (chip designing)
Tiếp theo là giai đoạn sản xuất vi mạch. Quy trình này bắt đầu với việc chuẩn bị wafer, một tấm mỏng làm từ silicon hoặc các vật liệu bán dẫn khác. Wafer được làm sạch và chuẩn bị để bắt đầu quá trình chế tạo. Các bước quan trọng trong giai đoạn này bao gồm quang khắc (photolithography), cấy ion (ion implantation), và khắc etching. Trong quá trình quang khắc, ánh sáng được sử dụng để chuyển các mẫu từ mặt nạ lên wafer. Sau đó, quá trình khắc etching sẽ loại bỏ phần silicon không cần thiết, chỉ để lại các phần theo mẫu thiết kế. Quá trình cấy ion giúp thay đổi tính chất điện của các vùng khác nhau trên wafer, tạo ra các thành phần bán dẫn cần thiết. Cuối cùng, các lớp vật liệu dẫn điện, cách điện và bán dẫn được phủ lên wafer và kết nối lại với nhau để tạo ra các mạch tích hợp.
Hình: quá trình sản xuất vi mạch (chip manufacturing)
Cuối cùng là giai đoạn đóng gói vi mạch. Sau khi hoàn thành các bước chế tạo, vi mạch sẽ được kiểm tra và kiểm định để đảm bảo chúng hoạt động đúng theo thiết kế. Sau đó, vi mạch được cắt ra khỏi wafer và đặt vào các vỏ bọc bảo vệ (package). Việc đóng gói không chỉ bảo vệ vi mạch khỏi các yếu tố môi trường mà còn giúp dễ dàng kết nối với các mạch khác trong các thiết bị điện tử. Trước khi được đưa ra thị trường, vi mạch sẽ trải qua một lần kiểm tra cuối cùng để đảm bảo không có lỗi và hoạt động đúng theo yêu cầu.
Hình: quá trình đóng gói (chip packaging)
Quá trình sản xuất và đóng gói các bạn có thể xem chi tiết hơn tại video sau:
Ngành Thiết Kế Vi Mạch Và Công Nghệ Bán Dẫn
Sau khi tìm hiểu các bước tạo nên một con chip, chúng ta có thể map hai ngành học trên vào như sau:
Ngành thiết kế vi mạch tương ứng với khâu thiết kế vi mạch, các bạn sinh viên sẽ được học về quy trình thiết kế, các công đoạn thiết kế, các phương pháp thiết kế để tạo ra các bản thiết kế chip hoàn chỉnh. Ngành này thường mang tên “thiết kế vi mạch“, “kỹ thuật vi điện tử“, “kỹ thuật thiết kế vi mạch” hoặc là một chuyên ngành trong khoa điện tử-viễn thông hoặc kỹ thuật máy tính.
Ngành công nghệ bán dẫn tương ứng với khâu sản xuất và đóng gói vi mạch. Ngành này chủ yếu học tập và nghiên cứu các vấn đề liên quan đến việc phát triển, chế tạo và ứng dụng các vật liệu bán dẫn, chủ yếu là silicon, để tạo ra các linh kiện điện tử như transistor, diốt và mạch tích hợp (IC). Sinh viên theo học ngành này sẽ được trang bị kiến thức về vật lý bán dẫn, hiểu về tính chất vật lý của các vật liệu bán dẫn và cách chúng dẫn điện. Họ cũng sẽ học về kỹ thuật sản xuất bán dẫn, bao gồm quy trình chế tạo wafer silicon, kỹ thuật quang khắc, cấy ion, khắc hóa học và quá trình chế tạo, lắp ráp các mạch tích hợp. Kiểm tra và đo lường chất lượng cũng là một phần quan trọng của chương trình học, giúp đảm bảo các linh kiện bán dẫn và mạch tích hợp hoạt động đúng yêu cầu. Bên cạnh đó, sinh viên còn nghiên cứu về các ứng dụng và phát triển công nghệ mới trong các lĩnh vực như viễn thông, y tế, tự động hóa và năng lượng. Ngành này thường nằm trong khoa công nghệ vật liệu hoặc mang tên “công nghệ bán dẫn” hoặc “vật liệu nano“.
Tiềm Năng Ngành Thiết Kế Vi Mạch Và Công Nghệ Bán Dẫn
Hai ngành này đều thuộc lĩnh vực vi mạch. Bạn có thể tìm hiểu tiềm năng của lĩnh vực này tại bài viết sau: Tiềm Năng Ngành Vi Mạch: Tương Lai Của Công Nghệ Toàn Cầu (ictc.edu.vn)
Tuy rằng đều thuộc ngành vi mạch nhưng hai ngành sẽ đào tạo theo 2 hướng khác nhau, sinh viên ra trường cũng sẽ có những kỹ năng khác nhau.
Hiện nay, Việt Nam chưa có nhà máy sản xuất chip hoàn chỉnh, mà chỉ có một số công ty hoạt động trong lĩnh vực đóng gói và kiểm thử chip, đa số các công ty vi mạch tại Việt Nam hiện tại là công ty thiết kế với số lượng và quy mô ngày càng gia tăng. Với tình hình đó, bản thân tác giá đánh giá việc học thiết kế vi mạch có tiềm năng và có cơ hội phát triển nghề nghiệp cao hơn tại Việt Nam.
Các trường đại học và cơ sở đào tạo cũng nhận thấy xu hướng này nên cũng lồng ghép các môn học liên quan đến thiết kế vi mạch vào chương trình giảng dạy ngành công nghệ bán dẫn. Điều này giúp sinh viên không chỉ hiểu biết về công nghệ bán dẫn mà còn có kỹ năng thiết kế. Thế nhưng nói về thiết kế thì các bạn học ngành này sẽ không thể chuyên sâu được bằng các bạn học ngành thiết kế vi mạch.
Tóm lại, theo quan điểm của tác giả, việc học thiết kế vi mạch trong giai đoạn hiện tại sẽ mang lại tính an toàn cao hơn cho sự nghiệp. Ngành thiết kế vi mạch đang phát triển mạnh mẽ, và nhu cầu về các kỹ sư thiết kế vi mạch ngày càng tăng. Điều này đồng nghĩa với việc cơ hội việc làm và khả năng phát triển nghề nghiệp trong lĩnh vực này rất rộng mở. Tuy nhiên, nếu bạn có đam mê đặc biệt với công nghệ bán dẫn, bạn vẫn có thể theo đuổi ngành này. Đam mê sẽ là động lực mạnh mẽ giúp bạn vượt qua những khó khăn ban đầu và đạt được thành công trong tương lai. Bất kể lựa chọn của bạn là gì, việc theo đuổi niềm đam mê và không ngừng học hỏi sẽ luôn là chìa khóa dẫn đến thành công trong bất kỳ lĩnh vực nào.
