Trong quá trình phát triển chip 3 nm, ngành bán dẫn ngày càng phải đối mặt với nhiều vấn đề liên quan đến việc kiểm thử chip, bên cạnh các thách thức về việc thu nhỏ transistor. Chính vì vậy, Saigon’s 3nm Era được xem là một giai đoạn chuyển mình của Việt Nam từ vai trò là một nơi chỉ gia công đến việc xây dựng được năng lực kiểm thử tiên tiến hơn. Nhìn chung, 3nm có thể được quan sát dưới nhiều lăng kính khác nhau như công nghệ wafer, kiểm thử kỹ thuật… Đối với góc nhìn thông qua công nghệ wafer, lăng kính này bao gồm các lớp vật liệu mới, quy trình lithography tinh vi, biến thể theo vùng hoặc các cơ chế sai lệch ở cấp độ nanomet. Với góc nhìn từ kiểm thử kỹ thuật, đây lại được xem là nơi chứng minh khả năng tồn tại của việc sản xuất trong môi trường có độ sai khác cực nhỏ. Không chỉ vậy, một chip 3 nm sẽ bao gồm nhiều cụm chức năng khác nhau như tốc độ cao hơn, mật độ liên kết mạnh và độ nhạy cảm với những biến thiên rất nhỏ ở mức vi mô. Chính vì những lý do này, việc kiểm thử cần đáp ứng nhiều chức năng như phân loại lỗi theo cơ chế, định lượng mức độ suy giảm hiệu năng, theo dõi drift theo thời gian hay hỗ trợ cải tiến trong từng vòng lặp, thay vì chỉ kiểm tra xem chip đó có chạy được hay không.

Trong bối cảnh thuận lợi này, khu vực TP. Hồ Chí Minh tại Việt Nam đang được xem là ứng cử viên hàng đầu để phát triển do nơi đây có lợi thế về hệ sinh thái điện tử, mạng lưới cung ứng linh hoạt và năng lực vận hành sản xuất. Tuy nhiên, hiện nay Việt Nam cần đảm bảo đảm bảo các yếu tố về mặt năng lực hệ thống như thiết kế kiểm thử, tự động hóa, xử lý dữ liệu lớn, phân tích hỏng hóc theo mô hình,… để bước vào cuộc đua kiểm thử ở trình độ 3nm.

Việc kiểm thử ở 3 nm

Khi chưa có sự xuất hiện của 3 nm, việc kiểm thử thường chỉ tập trung chủ yếu vào các tính năng cơ bản, một số khác thì thường kiểm tra các giới hạn tốc độ và ổn định, hay các bài test tương đối chuẩn hóa. Tuy nhiên, khi có sự tham gia của 3nm thì mức độ phức tạp sẽ tăng theo nhiều trục như tính nhạy, thời gian, throughput và dữ liệu. 

Về tính nhạy, trục này cần được xem xét đầu tiên vì hiệu năng hoặc độ rò rỉ sẽ bị ảnh hưởng khi có sai lệch hình học dù chỉ rất nhỏ. Chính vì vậy, việc kiểm thử sẽ cần phải tinh vi hơn, thể hiện qua việc các ngưỡng đo cần chặt hơn, điều kiện kích thích cần gần với thực tế hơn và cần có khả năng lặp lại kết quả với độ không chắc chắn thấp. 

Về thời gian và throughput, khu vực TP. Hồ Chí Minh hiện nay cần tìm cách cân bằng giữa độ sâu bài kiểm thử và tốc độ vận hành thông qua việc tối ưu quy trình kiểm thử, giảm các bài kiểm thử thừa, đồng thời tận dụng tự động hóa để rút ngắn thời gian thực hiện. 

Về dữ liệu, sở dĩ trục này cần thiết là do hệ thống sẽ có nhiều tín hiệu và dạng lỗi phức tạp, từ đó đòi hỏi việc thu thập, đồng bộ thời gian, lưu trữ có cấu trúc và khả năng phân tích thống kê và hoạch định mô hình.

Tiềm năng đưa TP. Hồ Chí Minh là đầu tàu phát triển hệ thống kiểm thử cho 3 nm

Hiện nay, các doanh nghiệp tại Việt Nam gần như đã quen với các yêu cầu về tiêu chuẩn, kiểm soát chất lượng và quy trình vận hành sản xuất do Việt Nam đã có một nền tảng mạnh mẽ trong lĩnh vực công nghiệp điện từ. Tuy nhiên, khu vực Sài Gòn cần chuyển hóa mạnh mẽ những lợi thế vận hành này thành năng lực công nghệ thử nghiệm để trở thành điểm đến cho các quy trình kiểm thử phức tạp. Để đạt được điều này, Tp. Hồ Chí Minh cần chứng minh được 3 yếu tố: đầu tiên là năng lực, trang thiết bị và khả năng tích hợp; tiếp theo là năng lực con người và quy trình thực hiện; cuối cùng là năng lực dữ liệu và phần mềm phân tích. Đối với năng lực trang thiết bị và khả năng tích hợp,các doanh nghiệp cần đồng thời thực hiện việc mua máy kiểm thử và đưa năng lực tích hợp vào dây chuyển, xây chuẩn hiệu chuẩn để giảm drift theo thời gian. Về năng lực con người và quy trình thực hiện, các kỹ sư kiểm thử trong doanh nghiệp cần hiểu mối tương quan giữa kiến trúc chip và chiến lược bài test, đồng thời biết cách suy luận lỗi từ các đặc trưng của tín hiệu. Cuối cùng, đối với năng lực dữ liệu và phần mềm phân tích, các hệ thống trong doanh nghiệp cần có khả năng kết nối giữa dữ liệu wafer/probe, dữ liệu pack/test sau khi đóng gói và dữ liệu phân tích lỗi.

Những thách thức đối với Việt Nam để vươn tới kỷ nguyên kiểm thử phức tạp nhất từ trước đến nay

Để vươn tới kỷ nguyên kiểm thử được cho là phức tạp nhất từ trước đến nay, Việt Nam sẽ phải đối mặt với nhiều thử thách. Một trong số các rào cản này có thể kể đến như độ khắt khe của yêu cầu về chất lượng và dữ liệu, chi phí đầu tư ban đầu, nhân lực có kinh nghiệm hay sự hợp tác bền chặt. Trong đó, độ khắt khe của yêu cầu chất lượng và dữ liệu được nhắc đến khi đầu tư, do việc kiểm thử ở mức độ cao thường đòi hỏi sự thống nhất giữa phương pháp đo và việc kiểm soát độ bất định. Chính vì vậy, nếu hệ thống quản trị dữ liệu và kỷ luật quy trình không được thiết lập thì các kết quả kiểm thử sẽ không đáp ứng đủ độ tin cậy để ra quyết định sản xuất.

Đối với chi phí đầu tư ban đầu, các doanh nghiệp cần có một lộ trình đầu tư hợp lý để dần dần làm chủ từng mảng năng lực của các thiết bị kiểm thử nâng cao. Đối với việc phát triển nhân lực có kinh nghiệm sâu, để làm được điều này, Việt Nam cần có một chiến lược đào tạo có hệ thống nhằm thu hút chuyên gia từ các chuỗi giá trị đã được phát triển trước đó. Cuối cùng là sự hợp tác bền chặt. Các đơn vị cần có những cơ chế hợp tác rõ ràng giữa các bên để rõ ràng trong việc chuyển giao công nghệ kiểm thử và sự đồng thuận về các tiêu chuẩn.