A series of articles on “Microelectronics and Silicon Valley - Part 18

“Silicon Valley” và định hướng phát triển công nghiệp vi mạch tại Việt Nam*)

 Trần Trí Năng

(University of Minnesota & Ecosolar International)

 

Một quốc gia muốn phát triển mạnh về kinh tế cần phải có một nền công nghệ vi mạch điện tử vững mạnh, và v́ thế cần thiết phải xây dựng một “Silicon Valley”. Việt Nam là một đất nước nông nghiệp, nên chăng chúng ta hăy hướng đến việc sản xuất những con chip liên quan đến việc hiện đại hóa ngành nông nghiệp trong nước, từ đó tạo nền tảng cho những bước đi xa hơn trong tương lai? 

Sự thành h́nh và lớn mạnh của Silicon Valley 

Silicon Valley là một trung tâm công nghệ cao thuộc hàng đầu của thế giới với 225.300 công việc làm với đồng lương trung b́nh hàng năm mỗi người khoảng 144.880 USD [1] . Trung tâm này trải rộng từ phía đông vịnh San Francisco, qua phía tây của Santa Cruz Mountains và nằm về phía đông nam của Coast Range. Vào đầu thế kỷ XX, đây là một vùng trồng trái cây như mơ, mận và anh đào đỏ, được biết với cái tên “The Valley of Heart’s Delight”. Sự thành công và lớn mạnh của một trung tâm công nghệ lớn như Silicon Valley không phải do một người, trong một sớm một chiều làm nên; mà do sự đóng góp của rất nhiều người, qua nhiều giai đoạn khác nhau. Tuy nhiên, theo thiển ư của người viết th́ Stanford Industrial Park do GS Fred Terman của Đại học Stanford thành lập đă xây nền tảng để phát triển công nghệ cao ở thung lũng Santa Clara. Sau đó, Silicon Valley thực sự “bành trướng” kể từ khi TS William Shockley và nhóm “Fairchild Eight” mang silicon đến vùng Santa Clara và thành lập hăng Shockley Semiconductor. Có hơn 400 hăng đă “spin off” từ hăng này.

GS Fred Terman và Stanford Industrial Park

Sau khi tốt nghiệp đại học về hóa học và lấy bằng master về điện ở Đại học Stanford., GS Terman tiếp tục nghiên cứu cùng GS Vannevar Bush ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và nhận bằng tiến sĩ về điện. GS Terman dạy ở MIT một thời gian ngắn. Trong một lần về California thăm nhà, ông bị bệnh lao và quyết định ở lại đây v́ khí hậu miền bắc California thích hợp hơn cho việc dưỡng bệnh của ông. Ông bắt đầu làm việc ở Stanford vào năm 1925. GS Terman cảm thấy “tiếc” v́ những sinh viên ưu tú ngay sau khi lấy bằng Master và PhD đă đi làm việc ở vùng East coast v́ điều kiện làm việc ở đó tốt hơn. Năm 1950, Đại học Stanford gặp phải vấn đề về tài chính trong kế hoạch phát triển nên đă quyết định chuyển nhượng một phần đất của trường cho những hăng xưởng. Từ đó manh nha ra “Stanford Industrial Park” hay gọi tắt là “Park” [2]. Mục đích chính là thiết lập một trung tâm kỹ nghệ cao và tạo cơ hội để những hăng xưởng làm việc với trường theo chủ trương của GS Terman. Khách hàng đầu tiên là Varian Associates (do hai anh em Russel và Sigurd Varian sáng lập) và Hewlett-Packard (do William Hewlett và Dave Packard sáng lập). Tất cả những người này là học tṛ của Terman ở Stanford. Vào cuối những năm 80, Stanford Industrial Park lan rộng đến 660 mẫu Anh (acres) và được đổi tên là Stanford Research Park với hơn 100 hăng, lợi tức trên 6 triệu USD mỗi năm từ tiền cho thuê và đầu tư ban đầu. Nhiều hăng xưởng đóng góp cả trăm triệu mỗi năm, điển h́nh là Terman Engineering Building do hăng Hewlett-Packard xây nên. Hiện tại Park có 150 hăng với 162 ṭa nhà và 23.000 nhân viên. Các hăng nghiên cứu nhiều lĩnh vực, từ điện tử, công nghệ sinh học, phần mềm đến tư vấn.

GS Terman nhận thấy tầm quan trọng của việc chính phủ đầu tư và việc liên kết với doanh nghiệp để phát triển mạnh mẽ (như MIT đă từng thành công). GS Terman muốn học tập mô h́nh của MIT nhưng khổ nỗi là xung quanh Stanford lúc đó chỉ có các nông trại trồng hoa quả. Để thay đổi, Terman chú trọng phát triển một số ngành “mũi nhọn” như điện, khoa học thống kê, kỹ thuật... để có thể xin được nhiều tiền tài trợ từ Bộ Quốc pḥng, góp phần vào sự lớn mạnh của Stanford sau này. Ông đề nghị một thể chế gọi là “tách đồng lương/salary splitting”. Cán bộ giảng dạy bắt buộc phải t́m hăng hỗ trợ, nhất là chính phủ, để cung cấp 50% tiền lương của họ. Bộ Quốc pḥng hỗ trợ nhiều nghiên cứu dẫn đến hệ thống vũ khí tiên tiến, v́ lúc đó cuộc chiến tranh lạnh với Liên Xô cũng đang bắt đầu.

Các nghiên cứu trong trường đại học đều có liên quan trực tiếp đến sản phẩm thương mại cho những hăng xung quanh Park. Để thu hút những hăng có R&D vào Park, ông xây dựng Chương tŕnh hợp tác danh dự (HCP). Trong chương tŕnh này, nhân viên của những hăng nằm trong Park có thể học ở Stanford để lấy bằng Master PhD, với học phí do hăng tài trợ “gấp đôi”. Việc này đă giúp gia tăng kinh phí cho các khoa. Chương tŕnh này vẫn được tiếp tục cho đến ngày nay. Một điểm hấp dẫn nữa là Park và trường rất gần nhau về địa lư, nhân viên giảng dạy được dành một ngày mỗi tuần làm công tác cố vấn. Điều này vừa tạo thêm thu nhập cho giảng viên, vừa tăng cơ hội hiểu biết giữa giảng viên với các hăng sản xuất để sau này có thể giới thiệu sinh viên đến làm việc. Nội dung lớp học cũng thay đổi và nhiều khoa mới được thành lập để thích ứng với những nhu cầu mới

Vào thập niên 50 của thế kỷ XX, nhận thức được tầm quan trọng của ngành vật lư chất rắn (solid state physics) sau phát minh transistors của Bell Labs, ông tập hợp các nhà khoa học trong ngành về làm việc cho trường và thành lập các nhóm nghiên cứu xuất sắc. Ông cũng lập nên các chương tŕnh liên kết trong lĩnh vực điện tử chất rắn. Vào cuối thập niên 50, ông mời 22 hăng tham gia chương tŕnh này, mỗi hăng đóng góp tiền hội phí hàng năm là 5.000 USD; tiền này được trừ vào tiền thuế. Chương tŕnh lan rộng đến những khoa khác và sau này có cái tên chung là Chương tŕnh liên kết công nghiệp. Cho đến nay, có khoảng 40 chương tŕnh tương tự như vậy ở Stanford, mang về khoản tiền đóng góp trên 10 triệu USD/năm. Một trong những khách hàng có ảnh hưởng rất lớn tới Park trong việc bành trướng Silicon Valley sau này là Shockley Semiconductor do Shockley sáng lập vào 1957. GS Terman lúc đó liên lạc với TS Shockley tŕnh bày những ưu điểm khi dời hăng về gần Stanford và mời TS Shockley dạy ở Stanford.  

Shockley mang silicon đến Silicon Valley

Vào đầu thập niên 50, TS William Shockley (một trong ba người phát minh ra linh kiện bán đẫn transistor (hai người khác là John Bardeen và Walter Brattain) đă quyết định mang công nghệ này về vùng bắc California, nơi ông sống suốt thời thơ ấu. Với sự giúp đỡ tài chính của Arnold Beckman (người sáng lập và là Tổng giám đốc Beckman Instruments) và sự đồng ư về kỹ thuật của Bell Labs, ông cùng với 8 chuyên gia (sau này được biết với cái tên The Fairchild Eight) thành lập hăng Shockley Semiconductor. Hăng này mặc dù không thành công về phương diện kinh tế v́ lối quản lư xấu và cá tính “kỳ cục” làm nhiều người bất măn của Shockley, nhưng là cái “mầm” sản sinh hơn 400 hăng liên quan đến công nghệ vi mạch sau này, trong số đó có Fairchild Semiconductor, Intel, AMD và National Semicondutor. H́nh 1 giới thiệu một số hăng tượng trưng trong số những hăng này [3].

H́nh 1: Một số hăng tượng trưng trong số hơn 400 hăng đă bắt nguồn từ Shockley Semiconductor

Fairchild Semiconductor [3]

 

Sở hữu trí tuệ, cấp bản quyền và spinoffs trong các trường đại học ở Mỹ 

Ngay trước và sau chiến tranh thế giới lần thứ 2, một số trường đại học ở Mỹ đă có những hoạt động liên quan đến sở hữu trí tuệ. Tuy nhiên sau khi Quốc hội Mỹ thông qua Luật Bayh-Dole (1980) cho phép trường đại học có quyền sở hữu những phát minh đối với các nghiên cứu bằng tiền của Chính phủ Mỹ [4], các hoạt động này mới tăng lên nhanh chóng. Những trường đại học lớn như MIT, Stanford, UC Berkeley đều có cơ quan phụ trách việc cấp bản quyền sáng chế và nhiều spinoffs được thành lập bởi cán bộ và sinh viên của trường. Mỗi trường đều có thu nhập hàng trăm triệu USD/năm tiền bản quyền (bảng 1) [5]. Trong khoảng thời gian 1980-2001, số hăng spinoffs của MIT và Stanford theo thứ tự là 218 và 101; ngay cả Đại học Minnesota nơi người viết đang làm việc, con số spinoffs cũng lên đến 85, đứng hàng thứ 5 trong số các trường đại học ở Mỹ. 

Trường đại học

Số lượng spinoffs (1980-2001)

Xếp hạng (1980-1994)

Massachusetts Institute of Technology 

218

 1

University of California System 

148

 7

Stanford University

101

 8

California institute of technology

 69

82

University of Washington

 74

12

University of Minnesota

 85

 5

University of Michigan

 60

15

University of Georgia

 65

11

University of Utah

102

 2

Johns Hopkins University

 48

27

State University of New York 

 48

23

University of South California

 34

82

Penn State University

 49

18

University of Pennsylvania

 48

18

Purdue Research Foundation

 33

64

North Carolina State University

 32

72

Columbia university

 37

38

University of Virginia

 38

35

Georgia Institute of Technology 

 42

25

Iowa State

 45

18

 Bảng 1: danh sách 20 đại học với con số spinoffs nhiều nhất tại Mỹ trong khoảng thời gian 1980-2001 [5]

 

Việt Nam có thể học ǵ? 

Qua những thông tin trên, chúng ta có thể rút ra được những điểm chính sau đây: (a) những phát minh chính trong công nghệ cơ bản xuất phát từ nghiên cứu do tiền chính phủ Mỹ tài trợ; b) Chính phủ có những chương tŕnh rơ rệt để theo đuổi và mọi nghiên cứu từ tiền của chính phủ đều đi theo chiều hướng này; (c) Trường đại học cần phối hợp chặt chẽ với doanh nghiệp và xây dựng một danh mục đầu tư lớn về sở hữu trí tuệ và dùng tiền thu được đầu tư cho công tác nghiên cứu và huấn luyện sinh viên; số hăng xưởng tăng lên rất nhanh đóng góp hiệu quả vào nền kinh tế Mỹ và nâng cao đời sống của người dân.

Trở lại trường hợp của Việt Nam, những bước đầu tiên trong việc phát triển nền công nghệ vi mạch sẽ gặp phải nhiều khó khăn. Khó khăn lớn nhất mà chúng ta phải đối diện là kỹ thuật, giá thành và thị trường. V́ thiếu kiến thức, kinh nghiệm ngành nghề và không đủ thiết bị, những sản phẩm sẽ có số lượng thấp; giá thành v́ thế cao và khó có thể cạnh tranh trên thị trường. Chúng ta phải bắt đầu từ những lĩnh vực mà chúng ta có ưu thế. Nông nghiệp là một lĩnh vực Việt Nam có thế mạnh và triển vọng tốt trong tương lai. Lồng công nghệ vi mạch trong việc sản xuất những linh kiện điện tử dùng trong việc kiểm soát, điều hành để tăng năng suất, chất lượng trong nông nghiệp sẽ giúp ngành này có thị trường tốt trong nước. Theo hướng này, người viết xin mạo muội đề nghị những vấn đề cần được quan tâm sau:

Công nghiệp hóa nông nghiệp

Việt Nam nên công nghiệp hóa nông nghiệp bằng cách chế tạo những con chip dùng trong các ứng dụng trong lĩnh vực canh nông và môi trường nhằm gia tăng hiệu suất và giảm thiểu lao động. Có rất nhiều ứng dụng và sau đây là vài ví dụ tiêu biểu: các bộ cảm biến để đo độ ẩm, nồng độ, pH; Arsenic meter để đo độ ô nhiễm arsen trong đất và nước; TDS (total dissolved solids) để đo lượng ions, khoáng chất, muối và kim loại trong nước; chip vi sinh dùng trong việc phát hiện các bệnh lư thực vật; các bộ phận cảm biến dùng trong thiết bị cơ khí hay năng lượng xanh; hệ thống GPS dùng tia laser để đo lượng phân bón trong đất; bộ phận phân tích các thành phần trong hạt lúa; bộ phận dùng trong máy quét siêu âm; bộ cảm biến NIR (NIR sensors) để định chất lượng của hạt gạo, trái cây và rau quả; mũi, lưỡi và mắt điện tử đo mùi vị, nhận dạng màu sắc và phát hiện các bệnh lư của thực vật.

Vai tṛ của chính phủ

Dù muốn hay không, chúng ta phải thấy là mọi kế hoạch hay đề án sẽ không thể thực hiện được nếu không có sự tham gia và can thiệp của chính phủ. Chính phủ sẽ giúp tài trợ những nghiên cứu trong kế hoạch dài hạn về nông nghiệp. Những ưu đăi về thuế, tài chính sẽ giúp công nghệ vi mạch “sống được” trong khoảng thời gian đầu khi “mới tập tễnh biết đi”. Ngoài ra, để khuyến khích việc xin bằng sáng chế và thành lập các spinoffs, chính phủ phải có những chính sách thưởng phạt nghiêm túc liên quan đến sở hữu trí tuệ. Chính phủ cũng sẽ thiết lập những trung tâm công nghệ giống như Stanford Industrial Park gần các trường đại học để cán bộ giảng dạy, sinh viên và nhân viên hăng có thể làm việc với nhau.

Vai tṛ của đại học và công nghiệp

Bằng tiền tài trợ từ doanh nghiệp và Chính phủ, đại học nghiên cứu những đề tài thực tiễn về công nghiệp hóa nông nghiệp và xây dựng một danh mục đầu tư về bằng sáng chế. Các trường đại học có thể cấp bản quyền sáng chế cho những hăng công nghệ hay có thể để những giáo viên và sinh viên dùng trong những spinoffs của họ. Qua đó, vừa tăng thêm thu nhập phục vụ việc nghiên cứu và đào tạo sinh viên, vừa giúp các nghiên cứu có hướng đi rơ rệt và thiết thực hơn. Ngoài ra, khi làm việc với các doanh nghiệp, trường đại học cũng thấy rơ hơn nhu cầu thực tiễn và có thể điều chỉnh nội dung giảng dạy cho phù họp với thực tế; sinh viên có cơ hội cọ xát thực tế, nâng cao kiến thức, khuyến khích niềm đam mê thành lập doanh nghiệp từ kết quả nghiên cứu. 

Kết luận

Chú trọng các nghiên cứu ứng dụng gắn liền với phát triển nền nông nghiệp nên được xác định là “những bước đi đầu tiên và quan trọng” trong kế hoạch phát triển nền công nghệ vi mạch c̣n non trẻ của Việt Nam. Cùng với kế hoạch đó, sự hợp tác chặt chẽ giữa chính phủ, doanh nghiệp và trường đại học sẽ tạo cơ sở vững chắc trong việc phát triển công nghiệp vi mạch vào những ứng dụng khác trong tương lai.

 

Tài liệu tham khảo 

[1] Thống kê vào năm 2009, http://en.wikipedia.org/wiki/Silicon_Valley

[2] Carolyn Tainai, “Fred Terman,The father of Silicon Valley”, 1995.

[3] Business Week, Agust 25, 1997.

[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Bayh%E2%80%93Dole_Act

[5] R.P. O’shea et al, Research Policy, 34 (2005), 994-1009.

 

*) Một phần của bài viết này đă đăng trong Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Việt Nam, số 5, năm 2015, trang 82-85.