Những hướng đi mới ngoài công nghệ silicon

– Tại buổi tọa đàm InnovaConnect ở Đại học Bách khoa Hà Nội vào chiều ngày 17/4, ông đã trình bày về những thách thức trong lĩnh vực chất bán dẫn thấp chiều. Vì sao đây là vấn đề quan trọng?

– Giáo sư Lee Young Hee: Một trong những trọng tâm nghiên cứu của tôi là về các vật liệu bán dẫn khác với silicon, cụ thể là các vật liệu bán dẫn hai chiều (2D) xếp lớp. Tôi đã dành 15 năm qua để nghiên cứu về loại vật liệu này bởi tiềm năng to lớn của nó trong thế hệ công nghệ bán dẫn tiếp theo.

So với silicon, vật liệu 2D xếp lớp sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm hiệu suất cao hơn, độ linh động cao cho phép tính toán tốc độ cao hơn, và mức tiêu thụ điện năng thấp – yếu tố then chốt cho điện toán lượng tử trong tương lai. Đây chính là những thành phần quan trọng cho bước tiến tiếp theo của ngành bán dẫn.

Trước đây, việc sản xuất vật liệu 2D quy mô wafer luôn là một thách thức lớn đối với ngành công nghiệp bán dẫn. Tuy nhiên, nhờ những tiến bộ vượt bậc ngày nay, chúng ta đã có thể chế tạo thành công ở quy mô như vậy. Đây là một bước tiến quan trọng, mở ra cánh cửa cho việc ứng dụng rộng rãi vật liệu 2D trong các thiết bị điện tử.

Với những tiến bộ vượt bậc về vật liệu và hiệu suất thiết bị, chúng ta có nền tảng vững chắc để tiếp tục nghiên cứu và phát triển công nghệ bán dẫn 2D. Đây chính là mục tiêu mà tôi đã và đang theo đuổi.

Mặc dù các nhà khoa học (trong ngành silicon) đang cố gắng cải tiến công nghệ, nhưng chắc chắn sẽ có một giới hạn nhất định. Và cách để vượt qua giới hạn này là sử dụng các vật liệu 2D xếp lớp. Khi trình bày tại Đại học Bách khoa Hà Nội, tôi đã chia sẻ một cách tổng quan về các vật liệu mới này, lý do tại sao chúng quan trọng hơn silicon và những cải tiến đã được thực hiện cho đến nay với các vật liệu 2D xếp lớp.

– Hướng nghiên cứu này của ông hữu ích như thế nào với các nước đang quan tâm phát triển ngành công nghệ bán dẫn?

– GS. Lee Young Hee: Hiện nay, công nghệ silicon đóng vai trò chủ đạo trong ngành công nghiệp bán dẫn, với sự phát triển được dẫn dắt bởi định luật Moore. Tuy nhiên, công nghệ này đang dần tiến đến giới hạn cơ bản, chẳng hạn giới hạn về khả năng thu nhỏ kích thước xuống vài nanomet và giới hạn cơ học lượng tử. Vì vậy, việc tìm kiếm những công nghệ mới thay thế cho silicon là vô cùng quan trọng. Việt Nam có thể tận dụng cơ hội này để cạnh tranh với các quốc gia đi đầu trong lĩnh vực bán dẫn, như Hàn Quốc.

Tuy nhiên, theo tôi, việc đơn thuần tiếp nối công nghệ silicon sẽ không giúp Việt Nam đạt được lợi thế cạnh tranh. Thay vào đó, cần tập trung vào phát triển những công nghệ mới, đột phá hơn, tập trung vào việc phát triển các vật liệu mới và cải thiện hiệu suất thiết bị để có thể cạnh tranh trong tương lai, đặc biệt là trong lĩnh vực điện toán lượng tử.

Về yếu tố then chốt cho sự thành công của Việt Nam, tôi cho rằng đó là nguồn nhân lực chất lượng cao và văn hóa làm việc chăm chỉ, sáng tạo. Tôi đã có cơ hội làm việc với nhiều sinh viên Việt Nam và thực sự ấn tượng với tinh thần cầu tiến và sự cống hiến của họ. Đây là một lợi thế lớn mà Việt Nam cần phát huy để phát triển ngành công nghiệp bán dẫn.

Tuy nhiên, Việt Nam cũng cần bổ sung những cơ sở hạ tầng cần thiết, bao gồm cả thiếu hụt về nhân lực trình độ cao và trang thiết bị hiện đại.

Dù vậy, tôi vẫn tin rằng Việt Nam có cơ hội để phát triển ngành công nghiệp bán dẫn, và điều này cũng phụ thuộc rất nhiều vào sự quyết tâm và chiến lược phát triển của Chính phủ.

Tiềm năng phát triển ngành bán dẫn của Việt Nam

– Từ góc nhìn của một chuyên gia đầu ngành tại một đất nước đã có ngành công nghệ bán dẫn phát triển như Hàn Quốc, xin ông chia sẻ thêm những gợi ý để thúc đẩy phát triển ngành bán dẫn ở Việt Nam?

– GS. Lee Young Hee: Tôi đã theo dõi và tìm hiểu về ngành công nghiệp bán dẫn tại Việt Nam trong thời gian qua, và xin chia sẻ thẳng thắn rằng để xây dựng và phát triển nền công nghiệp mới này sẽ đòi hỏi nhiều thời gian và nỗ lực.

Chia sẻ đó rút ra từ chính kinh nghiệm ở đất nước tôi, vì Hàn Quốc được xem là một trong những điển hình cho quá trình phát triển ngành bán dẫn. Chúng tôi đã dành rất nhiều năm để đầu tư vào nghiên cứu, đào tạo nhân lực và xây dựng cơ sở hạ tầng hiện đại. Do đó, tôi nghĩ rằng việc đầu tiên Việt Nam nên làm là tập trung vào giáo dục và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành bán dẫn.

Bên cạnh đó, tôi cũng đề xuất việc thành lập một cơ quan như Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quốc gia tập trung vào ngành công nghiệp bán dẫn. Phòng thí nghiệm này sẽ đóng vai trò là trung tâm nghiên cứu, phát triển và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành.

Tôi đã có cơ hội đến thăm Đại học Bách khoa Hà Nội vài lần và hợp tác với một số giáo sư tại đây. Chúng tôi cũng đã cung cấp một số thiết bị để hỗ trợ việc giảng dạy và nghiên cứu.

Việc đào tạo sinh viên thực hành với các thiết bị phù hợp là vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, quá trình này cần có thời gian và nguồn lực. Khi tôi mời sinh viên đến thực tập tại phòng thí nghiệm của mình, ban đầu họ gặp nhiều khó khăn để thích nghi với môi trường và thiết bị mới. Điều này cho thấy việc đào tạo sinh viên với các thiết bị hiện đại là cần thiết, nhưng cần được thực hiện một cách bài bản và có sự đầu tư tương xứng.

Để nâng cao chất lượng đào tạo, tôi cho rằng cần có sự đầu tư mạnh mẽ từ phía Chính phủ để cải thiện cơ sở hạ tầng và trang bị thiết bị hiện đại cho các trường đại học. Đây là một quá trình lâu dài, đòi hỏi sự kiên trì và nỗ lực của tất cả các bên liên quan.

Tóm lại, để thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của ngành bán dẫn, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa Chính phủ, doanh nghiệp và các cơ sở nghiên cứu. Chính phủ cần đóng vai trò dẫn đầu trong việc đầu tư vào cơ sở hạ tầng, tạo môi trường thuận lợi cho các doanh nghiệp hoạt động và thu hút nguồn nhân tài.

–  Ông dự đoán thế nào về tính cạnh tranh và tính bền vững của ngành công nghiệp bán dẫn trong tương lai, cả trên toàn cầu và tại các khu vực cụ thể như Châu Á và Đông Nam Á?

– GS. Lee Young Hee: Hiện tại, Hàn Quốc đang dẫn đầu trong lĩnh vực sản xuất chất bán dẫn dựa trên công nghệ silicon. Chúng tôi đang đẩy mạnh quá trình tích hợp quy mô lớn, thu nhỏ kích thước tiến trình xuống chỉ còn vài nanomet. Về lý thuyết, chúng tôi có thể tiếp tục theo hướng này, nhưng sẽ gặp nhiều khó khăn. Tiêu thụ điện năng là một trong những mối quan tâm chính trong quá trình tích hợp quy mô lớn, bên cạnh đó là giới hạn về hiệu suất và việc chạm tới giới hạn cơ bản của vật liệu silicon. Tôi tin rằng chìa khóa để giải quyết những vấn đề này là áp dụng công nghệ mới với vật liệu mới.