Một cơ sở nghiên cứu bán dẫn quy mô lớn vừa được khai trương tuần trước tại Leuven (Bỉ), mở ra bước tiến mới cho tham vọng tự chủ công nghệ của châu Âu trong lĩnh vực chip. Từ đây, các nhà nghiên cứu, trường đại học, startup và doanh nghiệp thiết kế vi mạch có thể bắt đầu phát triển những công nghệ dự kiến sẽ vận hành máy tính, hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI), phương tiện giao thông và trung tâm dữ liệu trong thập niên tới.
Cơ sở này là một phần của dây chuyền thí điểm NanoIC – sáng kiến do trung tâm nghiên cứu imec dẫn dắt và được hỗ trợ theo Đạo luật Chip châu Âu (European Chips Act). Mục tiêu của dự án là tạo nền tảng để châu Âu chủ động hơn trong cuộc đua công nghệ bán dẫn toàn cầu, lĩnh vực vốn mang ý nghĩa chiến lược cả về kinh tế lẫn an ninh.
Trọng tâm của dự án là việc mở rộng thêm 2.000 m² phòng sạch tại imec – môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát nghiêm ngặt để phát triển và thử nghiệm các linh kiện vi mạch ở quy mô cực nhỏ. Đây là nơi đặt những thiết bị chế tạo chip hiện đại hàng đầu hiện nay, cho phép các nhà khoa học nghiên cứu những thế hệ công nghệ mới trước khi chúng được triển khai sản xuất đại trà.
Song song với hạ tầng vật lý, NanoIC cũng phát hành hai bộ công cụ thiết kế kỹ thuật số tiên tiến, gọi là Process Design Kit (PDK). Có thể hiểu đơn giản, đây là “bộ quy tắc và mô hình ảo” giúp kỹ sư mô phỏng và thử nghiệm các cấu trúc chip tương lai trên máy tính, ngay cả khi công nghệ đó chưa xuất hiện trong nhà máy. Nhờ vậy, quá trình nghiên cứu và thiết kế có thể khởi động sớm hơn nhiều năm, rút ngắn thời gian từ ý tưởng đến sản phẩm thực tế.
Theo lãnh đạo imec, kể từ khi được lựa chọn làm đơn vị triển khai NanoIC vào năm 2024, tổ chức này đã tăng tốc đầu tư thiết bị và tuyển dụng nhân sự để sớm đưa dự án vào hoạt động. Việc khánh thành khu phòng sạch mới được xem là cột mốc quan trọng, đánh dấu giai đoạn triển khai thực tế.
Một trong hai bộ công cụ mới cho phép các kỹ sư nghiên cứu chip ở quy mô cực nhỏ, nơi kích thước cấu trúc chip chỉ tính bằng vài chục nguyên tử. Công nghệ được thử nghiệm trong môi trường này hướng tới việc tối ưu cách cấp điện và bố trí mạch bên trong con chip, giúp giảm thất thoát năng lượng và cải thiện hiệu suất.
Theo dữ liệu từ NanoIC, các phương pháp thiết kế mới có thể giúp chip tương lai nhỏ gọn hơn đáng kể và tiết kiệm điện năng so với thế hệ trước, trong khi vẫn duy trì cùng mức hiệu suất. Đây là yếu tố then chốt trong bối cảnh nhu cầu tính toán ngày càng tăng mạnh, đặc biệt với AI và các hệ thống xử lý dữ liệu lớn.
Bộ công cụ thứ hai tập trung vào việc tích hợp bộ nhớ trực tiếp lên cùng một con chip xử lý. Thay vì đặt bộ nhớ tách rời, giải pháp này đưa chúng lại gần nhau hơn, giúp rút ngắn thời gian truyền dữ liệu và giảm tiêu thụ năng lượng. Điều này đặc biệt quan trọng với các ứng dụng AI và các tác vụ cần xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ theo thời gian thực.
Theo đại diện dự án, các PDK không chỉ là công cụ kỹ thuật mà còn đóng vai trò “bệ phóng” cho học hỏi và đổi mới. Chúng cho phép các nhóm nghiên cứu thử nghiệm nhiều phương án công nghệ khác nhau trong môi trường mô phỏng, từ đó giảm rủi ro trước khi đầu tư lớn vào sản xuất thực tế.
Hai bộ công cụ này sẽ được cung cấp thông qua Europractice – chương trình giúp các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp châu Âu tiếp cận công cụ thiết kế chip tiên tiến. Việc mở rộng khả năng tiếp cận được kỳ vọng sẽ hạ thấp rào cản gia nhập, khuyến khích các trường đại học và startup tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị bán dẫn.
NanoIC không chỉ là dự án của riêng Bỉ. Dây chuyền thí điểm này có sự tham gia của các đối tác nghiên cứu tại Pháp, Đức, Phần Lan, Ireland và Romania. Trong 5 năm tới, hơn 100 thiết bị mới sẽ được lắp đặt tại các cơ sở liên quan, nhằm thử nghiệm những công nghệ vượt xa chuẩn sản xuất hiện nay.
Trong bối cảnh cạnh tranh công nghệ toàn cầu ngày càng gay gắt, đặc biệt giữa Mỹ và châu Á, việc xây dựng năng lực thiết kế và nghiên cứu chip thế hệ mới được xem là bước đi chiến lược của châu Âu. Theo lãnh đạo imec, bằng cách cung cấp quyền tiếp cận sớm với công nghệ bán dẫn tiên tiến, NanoIC sẽ góp phần củng cố nền tảng công nghiệp của khu vực trong kỷ nguyên AI, đồng thời thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và bảo đảm an ninh công nghệ trong nhiều thập niên tới.
Quan chức và lãnh đạo nghiên cứu tại lễ ra mắt dây chuyền thí điểm NanoIC của châu Âu ở Leuven, đánh dấu giai đoạn mới trong nghiên cứu bán dẫn tiên tiến theo Đạo luật Chip châu Âu. Ảnh: imec
